Газопламенная пайка при монтаже микроэлементов на печатные платы
Описан новый способ соединения выводов микросхем с дорожками печатных плат. Предложен способ пайки, позволяющий повысить плотность монтажа элементов и исключить ошибки оператора. Приведены результаты испытаний на разрыв соединений, полученных при нагреве пламенем водородно-кислородной смеси и горяч...
Gespeichert in:
| Datum: | 2006 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2006
|
| Schriftenreihe: | Автоматическая сварка |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/102380 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Газопламенная пайка при монтаже микроэлементов на печатные платы / С.П. Павлюк, Г.Н. Кутлин, В.М. Кислицын, А.Г. Мусин // Автоматическая сварка. — 2006. — № 3 (635). — С. 34-36. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-102380 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1023802016-06-12T03:02:29Z Газопламенная пайка при монтаже микроэлементов на печатные платы Павлюк, С.П. Кутлин, Г.Н. Кислицын, В.М. Мусин, А.Г. Производственный раздел Описан новый способ соединения выводов микросхем с дорожками печатных плат. Предложен способ пайки, позволяющий повысить плотность монтажа элементов и исключить ошибки оператора. Приведены результаты испытаний на разрыв соединений, полученных при нагреве пламенем водородно-кислородной смеси и горячим газом. New process is described for joining chip leads to tracks on printed circuit board. The method is suggested to prevent short circuiting of the leads, allowing a simultaneous increase in element packing density. Results of comparative tensile tests of the joints made by heating with oxyhydrogen flame and hot air are given. 2006 Article Газопламенная пайка при монтаже микроэлементов на печатные платы / С.П. Павлюк, Г.Н. Кутлин, В.М. Кислицын, А.Г. Мусин // Автоматическая сварка. — 2006. — № 3 (635). — С. 34-36. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 0005-111X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/102380 621.791.353:621.791.372:621.791.3.05 ru Автоматическая сварка Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Производственный раздел Производственный раздел |
| spellingShingle |
Производственный раздел Производственный раздел Павлюк, С.П. Кутлин, Г.Н. Кислицын, В.М. Мусин, А.Г. Газопламенная пайка при монтаже микроэлементов на печатные платы Автоматическая сварка |
| description |
Описан новый способ соединения выводов микросхем с дорожками печатных плат. Предложен способ пайки, позволяющий повысить плотность монтажа элементов и исключить ошибки оператора. Приведены результаты испытаний
на разрыв соединений, полученных при нагреве пламенем водородно-кислородной смеси и горячим газом. |
| format |
Article |
| author |
Павлюк, С.П. Кутлин, Г.Н. Кислицын, В.М. Мусин, А.Г. |
| author_facet |
Павлюк, С.П. Кутлин, Г.Н. Кислицын, В.М. Мусин, А.Г. |
| author_sort |
Павлюк, С.П. |
| title |
Газопламенная пайка при монтаже микроэлементов на печатные платы |
| title_short |
Газопламенная пайка при монтаже микроэлементов на печатные платы |
| title_full |
Газопламенная пайка при монтаже микроэлементов на печатные платы |
| title_fullStr |
Газопламенная пайка при монтаже микроэлементов на печатные платы |
| title_full_unstemmed |
Газопламенная пайка при монтаже микроэлементов на печатные платы |
| title_sort |
газопламенная пайка при монтаже микроэлементов на печатные платы |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| publishDate |
2006 |
| topic_facet |
Производственный раздел |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/102380 |
| citation_txt |
Газопламенная пайка при монтаже микроэлементов на печатные
платы / С.П. Павлюк, Г.Н. Кутлин, В.М. Кислицын, А.Г. Мусин // Автоматическая сварка. — 2006. — № 3 (635). — С. 34-36. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| series |
Автоматическая сварка |
| work_keys_str_mv |
AT pavlûksp gazoplamennaâpajkaprimontažemikroélementovnapečatnyeplaty AT kutlingn gazoplamennaâpajkaprimontažemikroélementovnapečatnyeplaty AT kislicynvm gazoplamennaâpajkaprimontažemikroélementovnapečatnyeplaty AT musinag gazoplamennaâpajkaprimontažemikroélementovnapečatnyeplaty |
| first_indexed |
2025-07-07T12:14:44Z |
| last_indexed |
2025-07-07T12:14:44Z |
| _version_ |
1836990317695336448 |
| fulltext |
УДК 621.791.353:621.791.372:621.791.3.05
ГАЗОПЛАМЕННАЯ ПАЙКА ПРИ МОНТАЖЕ
МИКРОЭЛЕМЕНТОВ НА ПЕЧАТНЫЕ ПЛАТЫ
С. П. ПАВЛЮК, канд. физ.-мат. наук., Г. Н. КУТЛИН, инж. (Киев. нац. ун-т им. Тараса Шевченко),
В. М. КИСЛИЦЫН, канд. техн. наук, А. Г. МУСИН, инж. (Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины)
Описан новый способ соединения выводов микросхем с дорожками печатных плат. Предложен способ пайки, поз-
воляющий повысить плотность монтажа элементов и исключить ошибки оператора. Приведены результаты испытаний
на разрыв соединений, полученных при нагреве пламенем водородно-кислородной смеси и горячим газом.
Клю ч е в ы е с л о в а : пайка, печатная плата, газопла-
менный нагрев, водородно-кислородная смесь, принудитель-
ное охлаждение, прочность соединений
В настоящее время наметился определенный раз-
рыв между достигнутой высокой плотностью эле-
ментов микросхемы в объеме кристаллов кремния,
размеры которых измеряются в нанометрах, и от-
носительно невысокой плотностью монтажа навес-
ных узлов (микросхем, конденсаторов, разъемов
и других дискретных элементов) на печатных пла-
тах.
Актуальность разработки новых конструкций
печатных плат и способов монтажа навесных узлов
с применением пайки определяется, с одной сто-
роны, тенденцией к миниатюризации узлов радио-
электронной аппаратуры, а с другой – требо-
ваниями к удешевлению процесса сборки и по-
вышению надежности электронных узлов в экс-
плуатации.
Одним из перспективных способов нагрева при
монтаже бескорпусных микросхем непосредственно
на печатных платах является электроконтактный
нагрев [1], однако он применим только при мон-
таже способом flip-chip, т. е. для микросхем, кон-
тактные площадки которых обращены к металли-
ческой разводке печатной платы.
В настоящее время широкое распространение
получили бескорпусные микросхемы с проволоч-
ными внешними выводами. Для пайки микросхем
этого типа определенный интерес представляют ре-
зультаты исследований новых источников нагрева
на основе монокристаллического кремния, леги-
рованного особым образом, которые, кроме того,
обеспечивают усилие сжатия паяемых деталей [2],
а также энергии лазера, которая в данном случае
поступает к присоединяемому выводу по гибкому
светопроводу [3].
Повышение уровня миниатюризации электрон-
ных блоков возможно при условии совершенство-
вания существующих конструкций печатных плат,
а также способов соединения навесных узлов с
печатной платой и должно сопровождаться как
удешевлением процесса сборки, так и повышением
надежности готовой продукции.
В связи с тем, что решение этих проблем воз-
можно далеко не при любом способе нагрева, в
настоящей работе исследуется вариант газопламен-
ной пайки выводов навесных узлов электронной
аппаратуры на печатную плату специальной кон-
струкции.
С этой целью мы выбрали именно ту конс-
трукцию паяного узла (рис. 1), которая, по нашему
мнению, в наибольшей степени соответствует тре-
бованиям дальнейшей миниатюризации. В этой
конструкции выводы 4 бескорпусной интегральной
схемы 5 соединяются групповой пайкой с дорож-
ками печатной платы 6. При приклеивании осно-
вания интегральной микросхемы к печатной плате
© С. П. Павлюк, Г. Н. Кутлин, В. М. Кислицын, А. Г. Мусин, 2006
Рис. 1. Схема паяного узла: 1 – нагреватель; 2 – струя горячего газа или водородно-кислородной смеси; 3 – сопло; 4 – выводы
микросхемы; 5 – бескорпусная интегральная микросхема; 6 – дорожка печатной платы; 7 – печатная плата; 8 – трафарет
34 3/2006
ее выводы в виде золотой проволоки диаметром
0,06 мм укладывают в специальные пазы. Во время
пайки выводы прижимают к дорожкам печатной
платы гофрированным выступом нагревателя 1 с
усилием, достаточным для незначительной, но за-
данной степени деформации и выдавливания тонкого
слоя припоя из зоны контакта вывода с облуженными
дорожками печатной платы.
Печатная плата 7 в данной конструкции состоит
из основы, на которую в соответствии с топологией
электронной схемы нанесены медные дорожки 6
с облуженными низкотемпературным припоем кон-
тактными площадками, и приклеенного к ней тра-
фарета 8, изготовленного из электроизоляционного
материала со сквозными отверстиями прямоуголь-
ной формы, расположеными напротив каждой из
контактных площадок печатной платы. Таким об-
разом, каждая контактная площадка оказывается
утопленной в специальные пазы печатной платы,
что предотвращает возможность ошибки при раз-
мещении в них выводов, если ширина контактных
площадок почти равна диаметру присоединяемых
выводов (60 мкм), а также исключает электрический
контакт между смежными выводами интегральной
микросхемы в случае, если расстояние между до-
рожками составляет около 60 мкм.
Наличие трафарета позволяет реализовать ва-
риант групповой пайки нескольких выводов бес-
корпусной микросхемы к контактным площадкам
печатной платы, избежать ошибки при раскладке
выводов, сократить время подготовки к процессу
пайки.
Пайку указанной конструкции осуществляли с
помощью двух способов нагрева: струей горячего
газа и пламенем водородно-кислородной смеси,
направляемыми на гофрированный выступ нагре-
вателя 1, являющегося своеобразным коллектором
и рассекателем пламени. В обоих случаях в кон-
струкцию нагревательного устройства входит сопло
3, из которого истекает струя горячего газа или
пламени водородно-кислородной смеси 2.
Контролируемыми параметрами процесса пайки
являются усилие сжатия паяемых выводов и тем-
пература начала плавления припоя, предваритель-
но нанесенного на контактные площадки печатной
платы. Начало плавления припоя определяли по
осадке пластины нагревателя, что косвенно под-
тверждает наличие деформации присоединяемых
выводов и выдавливания прослойки припоя из зоны
контакта выводов с дорожками печатной платы.
По сигналу датчика осадки происходит автома-
тическое отключение подачи горячего газа или во-
дородно-кислородной смеси, т. е. прекращение наг-
рева присоединяемых выводов и включение при-
нудительного охлаждения паяемых соединений пу-
тем подачи через то же сопло струи охлаждающего
воздуха. Каждый способ нагрева исследовали на
партии (120 шт.) образцов паяных соединений.
Качество пайки оценивали по значениям времен-
ного сопротивления соединения. Учитывая специ-
фику данной конструкции паяного соединения, не
соответствующей требованиям существующих стан-
дартов на проведение испытаний, мы использовали
схему испытаний на разрыв, представленную на
рис. 2. По этой схеме предусматривается фикси-
рование в зажимных губках разрывной машины
одновременно двух концов паяного вывода, что
приближает испытания к реальным условиям эк-
сплуатации.
Длина зоны соединения большинства образцов,
пайку которых выполняли при нагреве горячим газом
или пламенем водородно-кислородной смеси, как
правило, не превышала ширину гофрированного выс-
тупа нагревателя, а ее ширина была равна ширине
предварительно облуженной контактной площадки.
При исследовании участков разрушения паяных
образцов выявлена зависимость прочности соеди-
нения от толщины прослойки припоя, располо-
женного между выводом и дорожкой печатной пла-
ты, причем образцы, разрушенные при более вы-
сокой нагрузке, отличались меньшей толщиной
прослойки припоя в зоне соединения.
Более полное выдавливание припоя из зоны
контакта паяемого вывода с дорожкой печатной
платы происходит в условиях интенсивного нагрева
и принудительного охлаждения, а именно, при
нагреве пламенем водородно-кислородной смеси.
Зависимость временного сопротивления паяных
соединений, полученных при двух способах нагрева,
от их количества n, представлена на рис. 3.
Расположение зоны соединения вывода с дорож-
кой в прорези трафарета, наклеенного на печатную
Рис. 2. Схема испытаний на разрыв (P – приложенное усилие)
Рис. 3. Плотность распределения значений временного сопро-
тивления паяных соединений при нагреве пламенем водородно-
кислородной смеси (1) и горячим газом (2)
3/2006 35
плату, исключает возможность соприкосновения
выдавленного припоя на соседние дорожки, а зна-
чит, и появления нежелательного электрического
контакта между ними. Временное сопротивление
некоторых образцов паяных соединений составляет
0,2 МПа и превышает аналогичный показатель
оловянно-свинцового припоя на 10…15 %, что ука-
зывает на формирование сварно-паяных соедине-
ний.
Выводы
1. Способ пайки с выдавливанием большей части
припоя из зоны контакта соединяемых деталей
при температуре, близкой к температуре его плав-
ления, с последующим принудительным охлаж-
дением способствует повышению прочности паяных
соединения на 10…20 % по сравнению с полу-
ченными без принудительного охлаждения.
2. Более интенсивный нагрев паяемых деталей
пламенем водородно-кислородной смеси по срав-
нению с нагревом горячим газом, а также быстрое
охлаждение зоны соединения до температуры зат-
вердевания припоя позволяют повысить качество
пайки и на 30…50 % увеличить производитель-
ность процесса.
3. Незначительное усложнение конструкции пе-
чатной платы за счет наклеивания трафарета с про-
резями напротив контактных площадок сущест-
венно увеличивает плотность монтажа и исключает
появление брака, возникающего при замыкании вы-
водов между собой или с контактными площадками
из-за смещения выводов вследствие ошибочных
действий оператора.
1. Кислицын В. М. Технология пайки электросопротивлени-
ем кремниевых диодов: Автореф. дис. ... канд. техн. на-
ук. – Киев, 1987. – 16 с.
2. Использование кремния в качестве нагревательных эле-
ментов микропаяльников / С. П. Павлюк, А. А. Россо-
шинский, В. М. Кислицын, Г. Н. Кутлин // Автомат.
сварка. – 1999. – № 2. – С. 41—44.
3. Azdasht G., Zakel E., Reichl H. Implementation of low
power diode laser for soldering by FPS method // Solde-
ring and Surface Mount Technology. – 1996. – № 22. –
P. 51—54.
New process is described for joining chip leads to tracks on printed circuit board. The method is suggested to prevent short
circuiting of the leads, allowing a simultaneous increase in element packing density. Results of comparative tensile tests
of the joints made by heating with oxyhydrogen flame and hot air are given.
Поступила в редакцию 18.10.2005,
в окончательном варианте 16.11.2005
К СВЕДЕНИЮ СВАРЩИКОВ!
На базе Международного учебно-исследовательского и консультационного центра «Интервелд»
создан ООО «Международный грузино-украинский научно-технический центр по сварке и родст-
венным технологиям «Интервелд» им. Е. О. Патона».
Учредителями Центра являются:
Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины; Ассоциация сварщиков Грузии.
Центр осуществляет деятельность по следующим направлениям:
1. Разработка научно-исследовательских и технологических проектов по сварке и родственным
технологиям.
2. Оказание технической и консультативной помощи учреждениям, организациям, предприятиям
и фирмам по вопросам сварочного производства.
3. Подготовка, переподготовка и повышение квалификации персонала сварочного производства.
Центр предлагает организациям и фирмам, занимающимся строительством зданий, сооружений,
трубопроводов, терминалов и т. п., а также производствам сварных металлоконструкций и сварочного
оборудования:
— разработку технических проектов и конструкторской документации сварных металлоконст-
рукций и других изделий;
— технический надзор за технологией сварки;
— экспертизу сварных металлоконструкций и неразрушающий контроль качества сварных швов;
— исследование химического состава металла шва или основного металла и изменения параметров
изделия в результате коррозии или механических воздействий;
— наладку сварочного оборудования;
— любые консультации в области сварки и родственных технологий.
Центр осуществляет подготовку, переподготовку, повышение квалификации и аттестацию персонала
сварочного производства по программам, соответствующим евро- и международным стандартам (ISO,
DIN, EN, IWI, DSW и др.).
Специалисты, прошедшие курс обучения и успешно сдавшие экзамены, получают квали-
фикационный сертификат и удостоверение сварщика.
Тел.: (99532) 227511, 337644 Факс: (99532) 227511 E-mail: vabe@pisem.net
36 3/2006
|