Внимательный подход к настройке и эксплуатации машины пайки волной припоя поможет снизить уровень формирования окислов, а значит, и сократить расходы на ремонт готовых изделий и дополнительное обслуживание оборудования. В статье приведено несколько простых советов, с помощью которых можно добиться оптимальной работы системы пайки волной припоя.
Формирование окислов увеличивается из-за влияния следующих факторов:
- Состояние металла. Когда металл находится в жидком состоянии, требуется более тщательный контроль образования окислов.
- Температура. Чем выше температура, тем больше образуется окислов.
- Турбулентность. Чем больше турбулентность потока, тем больше образуется окислов.
- Наличие или отсутствие элементов, снижающих формирование окислов. В некоторых сплавах есть добавки, снижающие тенденцию формирования окислов. (При выборе материала для процесса обращайте внимание на включения добавок!)
Если в машине нет плат, то выключайте волны
Система пайки волной припоя должна быть настроена так, чтобы бесконтактный датчик близости управлял включением и выключением волн припоя.
Это особенно важно, если машина часто работает
в холостом режиме в течение длительного периода
времени. Такое нередко случается на производствах
с небольшими и средними объемами.
На ночь снижайте температуру до 200 °С
По возможности держите металл в твердом (нерасплавленном) состоянии, если машина не рабо-
тает. Это значительно уменьшит окисление сплава припоя и поможет сохранить элементы, снижающие формирование окислов (если таковые есть
в сплаве).
Чип-волна и основная волна
Включайте обе волны (чип-волну и основную волну) одновременно только в том случае, если это необходимо для сборки печатных плат. Турбулентность
чип-волны способствует образованию окислов. Если
чип-волна не нужна для пайки, то выключайте ее.
Всегда поддерживайте
максимальный уровень припоя в ванне
На образование окислов влияет уровень припоя
в ванне припоя машины. Если уровень слишком мал,
то расстояние падения волны с максимальной точки подъема увеличивается, что, в свою очередь, увеличивает турбулентность во время соприкосновения
падающей волны с поверхностью ванны. Колебания
уровня припоя также приводят к изменениям статического давления на входе в насос, из-за чего меняется высота волны. Поддерживайте максимальный
уровень припоя в ванне — это уменьшает турбулентность.
Обратный поток от основной волны
При эксплуатации машины в обычной неинертной среде обратный поток припоя (рисунок) от основной волны (если в системе нет плат) должен быть сведен к минимуму, так как он часто служит причиной формирования окислов.
|
|
| Рисунок. Припой для групповой пайки Alpha Metals | |
Удаление окислов
Окислы необходимо удалять, по крайней
мере, один раз в смену. Это поможет поддерживать чистоту волны и снизить вероятность
откладывания окислов на платах.
Элементы,
снижающие формирование окислов
В некоторые сплавы разработчики добавляют специальные агенты, которые снижают тенденцию формирования окислов. Эти агенты
очень эффективны, если поддерживается их
концентрация. Эти элементы уменьшают окисление припоя, но сами расходуются в процессе пайки. При больших объемах производства уровень содержания этих элементов поддерживается естественным образом благодаря
регулярному добавлению припоя. При небольших объемах производства, когда волна включена в течение длительного периода времени
и расход припоя мал, концентрацию этих элементов можно поддерживать добавлением специальных гранул (1,6–2,4 кг).
Рекомендуемые пороговые значения элементов, содержащихся в ванне припоя системы пайки волной
Алюминий*. Даже при содержании алюминия 0,005% увеличивается вероятность образования окислов, однако данная концентрация не оказывает влияния на качество паяного соединения.
Мышьяк. Содержание мышьяка свыше 0,03% вызывает процесс, обратный смачиванию.
Висмут. Для улучшения внешнего вида паяных соединений и сопротивления термиче- ской усталости в некоторые припои, применяемые для пайки волной, добавляют 1,0% висмута. При таком содержании висмута необходимо контролировать содержание свинца, так как существует вероятность поднятия галтелей припоя. При содержании свинца < 0,1% (RoHS) такие дефекты не возникают.
Кадмий.* Содержание кадмия свыше 0,002% оказывает заметное влияние на качество паяного соединения. Содержание кадмия 0,005% способствует образованию перемычек и сосулек, что уменьшает прочность паяного соединения.
Таблица 1. Припои для групповой пайки
| Процесс | Применение | Название продукта | Сплав | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Sn63/ Pb37 |
SACX0307 | SAC305/ SAC300 |
SAC400/ SAC405 |
SAC387 | |||
| Пайка волной или селективная пайка |
Бессвинцовый сплав | ALPHA Vaculoy SACX | x | ||||
| ALPHA Vaculoy | x | x | x | ||||
| Бессвинцовый сплав — ультранизкое содержание свинца |
ALPHA Vaculoy SACX | x | |||||
| ALPHA Vacu | x | x | |||||
| Несложная пайка, для производства бытовой техники |
ALPHA Cleanwave | x | |||||
| Массовое производство | ALPHA Vaculoy | x | |||||
| Массовое производство, где применяются платы с малым шагом выводов |
ALPHA Vaculoy SMG | x | |||||
| ALPHA HiFlo SMG | x | ||||||
| ALPHA HiFlo | x | ||||||
| Горячее лужение (HASL) |
Бессвинцовый сплав | ALPHA Vaculoy SACX HASL | x | ||||
| Свинцовосодержащий сплав |
ALPHA Vaculoy HAL Bar | x | |||||
| Бессвинцовый сплав | ALPHA Vaculoy SACX DT | x | |||||
Таблица 2. Состав сплавов
| Наименование сплава/элемент |
Температура плавления сплава, °C | Содержание элемента в сплаве, % | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Sn (олово) | Pb (свинец) | Ag (серебро) | Cu (медь) | ||
| Sn63 | 183 | 62,5–63,5 | баланс | ||
| SACX 0307 | 217...227 | 99 | 0,3 | 0,7 | |
| SAC 305 | 217…219 | баланс | 3±0,2 | 0,5±0,1 | |
| SAC 405 | 217…219 | баланс | 4±0,2 | 0,5±0,1 | |
| SAC 387 | 217…220 | баланс | 3,8±0,2 | 0,7±0,1 | |
| SAC 300 | 217 | баланс | 3±0,2 | 0,05 максимум | |
| SAC 400 | 217 | баланс | 4±0,2 | 0,05 максимум | |
Медь. Содержание меди в припое может увеличиться в связи с ее вымыванием. При этом температура плавления припоя увеличивается на несколько градусов. Как правило, содержание меди в припое до 0,95% не способствует образованию дефектов. В некоторых случаях необходимо увеличить температуру ванны припоя на несколько градусов или осуществить корректировку припоя в ванне на ранней стадии.
Золото. Часто даже при содержании золота менее 0,1% припой может стать инертным, а галтели тусклыми.
Железо. Если содержание железа составляет 0,02%, паяные соединения получаются зернистыми.
Свинец. Согласно действующей Директиве RoHS, максимальное содержание свинца впаяных соединениях не должно превышать 0,1%. Содержание свинца в припое должно быть ниже данного уровня, чтобы соответствовать нормам.
Серебро. Бессвинцовые припои, содержащие серебро, улучшают скорость смачивания и сопротивление термической усталости.
Цинк.* При содержании цинка в припое возможно появление таких дефектов, как наплывы, перемычки и иголки. Если содержание цинка составляет 0,005%, возможно отсутствие паяного контакта, паяные соединения получаются зернистыми.
* Внимание! Воздействие Al, Cd и Zn совокупное. При наличии более одного элемента рекомендуемое содержание примесей составляет 0,0005%, 0,002% и 0,001% соответственно.