Способ пайки печатных плат

(51)5 В ЗОБ И ПИСАНИ Т АВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТВУ анко В 23 сится к радиоэлектроИзобретение отннике.Известны спасплат, заключающиесрасплавленнь 1 й припленного припоя (1, 2достичь высокого ка ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Минский радиотехнический инс(56) 1. Патент Японии Ф 58-14075,К 1/08, 1984.2,Патент Японии М 56-42388, клК 1/08, 1982,3. Патент США М 4375271, кК 3/34, 1983. обы пайки печатных я в погружении их в ой или в поток расплав. Однако этим нельзя ества пайки,Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ пайки печатных плат погружением в расплавленный припой, включающий создание в ванне с расплавлен н ым и ри поем пузырьков путем напуска газа под давлением в расплавленный припой (3), Недостатком вышеуказанного способа является низкое качество пайки, что объясняется наличием пузырей флюса и непропаев в местах пайки.Целью изобретения является повышение качества пайки путем исключения пузы 1773618 А 1(54) СПОСОБ ПАЙКИ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ (57) Использование: пайка изделий радиоэлектроники. Сущность изобретения; в ванне с расплавленным припоем создают пузырьки путем напуска газа из баллона через натекатель газа в виде сопл, Пузырьки, поднимаясь к поверхности расплавленного припоя, ударяются о печатную плату с установленными на ней элементами. Напуск газа в ванну с расплавленным припоем, находящуюся в герметичной камере, осуществляют при давлении в последней 1,3 - 130 Па, а напуск газа в вакуумную камеру осуществляют при соотношении объемов газа и вакуумной камеры (1 - 5):1000 соответственно. 1 табл 2 ил. рей флюса и непропаев в паяном соединении,Цель достигается тем, что по способу пайки печатных плат погружением в расплавленный припой, включающий создание в ванне с расплавленныприпоем пузырьков путем напуска газа под давлением в расплавленный припой, ванна размещена в вакуумной камере с разрежением 1,3.130 Па, а напуск газа в вакуумную камеру осуществляют при соотношении объема газов и вакуумной камеры (1-5):1000 соответственно.Сопоставительный анализ с прототипом показал, что заявляемый способ отличается от известного тем, что взаимодействие пузырьков с печатной платой осуществляют при давлении 1,3130 Па, а напуск газа осуществляют при соотношении объемов газа и вакуумной камеры (1 - 5):1000 соответ 1773618ственно. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения"новизна",При изучении других известных технических решений в данной области техникипризнаки, отличающие изобретение от про тотипа, не были выявлены, и потому ониобеспечивают заявляемому техническомурешению соответствие критерию "существенные отличия". В случае.напуска газа через припой, находящийся в разреженномобъеме, происходит увеличение объема газовых пузырьков в припое с последующимвзаимодействием с печатной платой. Принапуске газа в припой, находящийся принормальном давлении, после формирования пузырьков в припое объем пузырьков довзаимодействия с печатной платой остаетсяпрактически неизменным. Разницу обьемовпузырьков при равном расходе газа в предлагаемом способе и прототипе можно оценить. исходя из закона Бойля-Мариотта,выражающего соотношение между параметрами в изотермическом процессе.;Р 1/Р 2 =Ч 2(Ч 1,где Р 1 и Р 2 - давление и объем пузырьковгаза соответственно при нормальном давлении в случае известного технического решения;Р 2 и Ч 2 - давление и объем пузырьковгаза соответственно при разрежении в случае предлагаемого технического решения.На фиг,1 графически представлена работа изменения обьема условного пузырька, образованного при напуске газа вприпой, находящийся при разрежении. Приэтом Р 1 и Ч 1 - давление и объем соответственно пузырька газа в начальный моментвремени, а Р 2 и Ч 2 - давление и объем соответственно пузырька газа в момент взаимодействия с печатной платой, При этом в Ч -Р - диаграмме работы в процессе 1 - 2определяется заштрихованной площадьюпод линией процесса.На фиг,2 изображена структурная схемареализации предлагаемого способа, Печатная плаа 7 с закрепленными на ней элементами помещалась над поверхностьюрасплавленного припоя 2, находящегося вванне 1. Средствами 6 откачки добиваютсязаданного разрежения в камере 5, Послеэтого осуществляют напуск газа (инертноголибо восстановительного) из емкости 4 через натекатель 3, расположенный в расплавленном припое, Образованные врезультате этого пузырьки поднимаются кповерхности припоя и взаимодействуют спечатной платой.Вышеуказанный диапазон разреженияв камере, при котором происходят взаимодействие пузырьков с платой и пайка, объясняется следующим образом. Отклонениеот заявляемого диапазона в сторону увеличения (более 130 Па) ведет к ухудшению5 условий смачивания припоем печатной платы с расположенным на ней элементами, чтообьясняется интенсификацией роста окисной пленки припоя. Ограничение нижнегопредела (1,3 Па) разрежения объясняется10 тем, что при дальнейшем увеличении степени разрежения ухудшается смачиваемостьприпоем паяных поверхностей, что вызваноиспарением, металлов, входящих в составприпоя. Практические исследования показали, что ни по экономическим, ни по техни 15 ческим соображениям нет необходимости вболее глубоком разрежении.Соотношение объемов газа и вакуумнойкамеры (1-5):1000 объясняется характеромвзаимодействия пузырьков газа в разреженном обьеме, Уменьшение объема по от 20 ношению к объему вакуумной камеры (т.е.менее 1:1000) не обеспечивает необходимого энергетического эффекта взаимодействия пузырьков с печатной платой и потехническим соображениям является недо 25 статочным для достижения цели,Увеличение обьема газа по отношениюк объему вакуумной камеры (более 5:1000)усложняет задачу регулирования энергиивзаимодействия пузырьков газа с печатной30 платой и в технологическом аспекте является нецелесообразным с позиции качествапайки (не улучшающегося с увеличениемобъема газа),Следует также отметить, что для дости 35 жения схожего эффекта с позиции энергетики взаимодействия пузырьков с печатнойплатой при использовании известного технического решения (3) потребуется дополнительное оборудование, обеспечивающее40 создание давления в газовой.магистралипорядка 0,1-10 ГПа (для обеспечения перепада давления 10 -10 Па), что в условиях3 5промышленного использования не тольконецелесообразно, но и невозможно, так как45 для решения аналогичных задач используются газовые емкости с максимальным дав-.лением 15 МПа. Очевидной также являетсяи экономия расхода газа в случае использования предлагаемого технического реше 50 ния, так как содержание применяемого газа(инертного или восстановительного) в процентном отношении в образовавшемся пузырьке перед моментом взаимодействия спечатной платой является мизерным (около55 0,001 о ).Заявляемый способ был реализован наустановке ВУПК, оснащенной подогреваемой ванной с припоем. Внутри ванны былпомещен натекатель газа, к которому подсоединен баллон с газом (в данном случае с аргоном). Средствами откачки обеспечивали давление в камере 10 Па и осуществляли напуск инертного газа в ванну с расплавленным припоем ПОС, разогретого до температуры 230 С, Профлюсованную и нагретую печатную плату помещали над "кипящим" припоем и в течение 3 с вели пайку с платы с закрепленными на ней элементами. Напуск газа осуществлялся иэ газовой подушки, т.е. при давлении 110 кПа.Результаты экспериментов сведены в таблицу.Соотношение объемов газа и вакуумной камеры в процессе пайки поддерживалось в пределах (1-5):1000.При исследовании мест пайки с помощью рентгеновской установки не обнаружены зоны с неудаленными остатками флюса и воздушные "карманы" с недостаточной пайкой, возникающие при расширении имеющихся у поверхности печатной платы и вокруг выводов элементов пузырьков воздуха, способных вытеснять участки расплавленного припоя, что выгодно отличает предлагаемое техническое решение от 5 иэвестн ых.Предлагаемый способ рекомендуетсядля изготовления печатных плат, используемых в аппаратуре специального назначения, где надежность комплектующих 10 изделий является ключевым фактором. Формула изобретения Способ пайки печатных плат погружением в расплавленный припой, включаю щий создание в ванне с расплавленнымприпоем пузырьков путем напуска газа под давлением в расплавленный припой, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества пайки, ванну размещают в вакуум ной камере с разрежением 1,3 - 130 Па, анапуск газа в вакуумную камеру осуществляют при соотношении объемов газа и вакуумной камеры (1 - 5):1000.1773618Составитель А,Николаенко Редактор Т,Юрчихова Техред ММоргентал Корректор П,Гереши Заказ 3892 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101