ODBORNÝ VÝCVIK VE 3. TISÍCILETÍ MEIII METODY MONTÁŽE SMD SOUČÁSTEK

Transkript

1 Projekt: ODBORNÝ VÝCVIK VE 3. TISÍCILETÍ Téma: MEIII METODY MONTÁŽE SMD SOUČÁSTEK Obor: Mechanik elektronik Ročník: 3. Zpracoval(a): Jiří Kolář Střední průmyslová škola Uherský Brod, 2010 Projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

2 Obsah 1 Zásady pro montáž součástek Požadované teplotní kriteria pro vytvoření kvalitního pájeného spoje Technické požadavky na pájené spoje Požadavky pro osazování čipových pouzder Požadavky pro osazování pouzder IO Metody montáže SMD Kontaktní metoda Bezkontaktní metoda Postup montáže SMD součástek Montáž SMD mikropájkou...9 Postup pro pájecí stanici CT Montáž SMD přetavením pájecí pasty...9 Postup pro pájecí stanici SMD Easy Použitá literatura...11

3 1 ZÁSADY PRO MONTÁŽ SOUČÁSTEK Na typické montážní desce je obvykle součástka určená k odpájena obklopena jinými součástkami. Pro bezpečnou demontáž vadné, nesprávně osazené/zapájené i mimotoleranční součástky je nutno respektovat následující zásady: součástku nepoškodit teplotně nebo mechanicky (včetně vývodů). teplotně ani mechanicky nepoškodit montážní plošky, korespondující plošky i plošně vodiče nebo substrát. vyhnout se nadměrnému ohřevu okolních součástek nebo pájených spojů nad 150 C, nebezpečí rekrystalizace pájeného spoje. 1.1 POŽADOVANÉ TEPLOTNÍ KRITERIA PRO VYTVOŘENÍ KVALITNÍHO PÁJENÉHO SPOJE Teplota uvnitř součástky max. 220 C. Teplota uvnitř teplotně citlivé součástky max.150 C. Maximální teplota na přípojných spojích 150 C. Vytvoření spájeného spoje 220 C po 2-4 sec. Ochlazení pájeného spoje na 100 C za 5 sec. Teplota pájecího hrotu (max.) 385 C. 1.2 TECHNICKÉ POŽADAVKY NA PÁJENÉ SPOJE Na charakter případných závad pájení má vliv typ použité technologie (technologie pájení vlnou, přetavením a ruční pájení součástek). Platí zde obdobná pravidla jako u klasické montáže. Nejdříve se posuzuje celkový stav zapájené desky: 1. Povlak pájky je stejnoměrně lesklý na celé straně spojů. Povrch pájeného spoje musí být hladký, nepřerušovaný a pravidelný. Musí být kovově čistý bez kráterů, krápníků a trhlin. 2. Kužel spoje musí být uzavřený a křivka konkávní, stykový úhel ostrý.

4 3. Obrysy a hrany vývodů musí být znatelné. 1.3 POŽADAVKY PRO OSAZOVÁNÍ ČIPOVÝCH POUZDER Maximální stranový přesah: Vyhovuje, je-li alespoň 50 % pokovení každého konce součástky na pájecí plošce, jsou-li též dodrženy požadavky na minimální vzdálenost mezi vodiči. Maximální délkový přesah: Vyhovuje, kryje-li se hrana součástky s hranou plošky. Maximální pootočení součástky :

5 Vyhovuje maximální pootočení součástky nesmí přesáhnout 50%šířky součástky, jsou-li též dodrženy požadavky na minimální vzdálenost mezi vodiči. Výška pájeného spoje: Vyhovuje, je-li výška pájeného spoje alespoň 25 % výšky pokovení každého konce součástky, nebo 0,5 mm (kteroukoli z těchto hodnot, která je menší). Šířka pájeného spoje: Vyhovuje, je-li spoj zapájený z minimálně 50 %šířky pokovení každého konce součástky. Smáčecí úhel - vyhovuje je-li smáčecí úhel pájeného spoje menší než 90 stupňů. Zvednutí součástky: Prostor mezi tělesem součástky a terminálovými vývody musí být taková, aby po procesu čištění nezůstávaly pod součástkami kontaminace. 1. délkové zvednutí Vyhovuje, je-li výškový rozdíl mezi součástkou a ploškou max. 0,5 mm. 2. příčné zvednutí Vyhovuje, je-li výškový rozdíl mezi součástkou a ploškou max. 0,5 mm. 3. minimální tloušťka spoje

6 1.4 POŽADAVKY PRO OSAZOVÁNÍ POUZDER IO Maximální stranový přesah: Vyhovuje, přesahuje-li vývod pájecí plošku max. 50 % šířky vývodu. Maximální délkový přesah: Vyhovuje, přesahuje-li vývod pájecí plošku max. o 25 % šířky vývodu nebo 0,5mm. Maximální pootočení součástky: Vyhovuje, je-li vývod pootočen max. o 50% šířky vývodu. Minimální délka kontaktní plošky: Vyhovuje, je-li délka kontaktní plošky mezi vývodem a pájecí ploškou minimálně rovna šířce vývodu. Pata vývodu nesmí přesahovat pájecí plošku.

7 Maximální zvednutí součástky: Vyhovuje, je-li zvednutí vývodu nad pájecí ploškou maximálně rovno trojnásobné tloušťce vývodu nebo 0,5mm. Množství pájky na patě vývodu: Max. Vyhovuje, dosahuje-li pájka do horního ohybu ale nesmí se dotýkat tělesa součástky nebo pouzdra vývodu, spoj v patě vývodu mezi vývodem a pájecí ploškou musí být spojitý. Min. Vyhovuje, zasahuje-li pájka v patě vývodu nad ohyb vývodu, spoj v patě vývodu mezi vývodem a pájecí ploškou musí být spojitý.

8 2 METODY MONTÁŽE SMD 2.1 KONTAKTNÍ METODA Provádí se vyhřátým nástrojem. Teplo se přenáší na součástku z vyhřívaného pájecího hrotu. Metoda je vhodná pro všechny typy pouzder, kromě BGA. Zaručuje rychlý a spolehlivý proces montáže. Pro vícevývodová pouzdra typu PLCC, QFP aj. se používá tzv. minivlna, která simuluje dynamické vlastnosti pájecí vlny. Používá se trubičková pájka. Hlavní zásada: efektivní přenos tepla při co nejnižších pracovních teplotách s vhodnými pracovními nástroji a optimalizací doby teplotní expozice DPS i součástky. 2.2 BEZKONTAKTNÍ METODA Provádí se horkým vzduchem nebo plynem. Médium je přiváděno ze speciální trysky/trysek na pouzdro součástky, nebo jen na vývody. Metoda je vhodná pro všechny typy pouzder. Teplota v okolí nesmí překročit 150 C, aby nedošlo k rekrystalizaci pájeného spoje nebo poškozeni okolních součástek. Používá se pájecí pasta nanesená na pájecí místa. Pro spolehlivý proces je nutno dodržovat pracovní postup s použitím správných hrotů a nástavců s odpovídajícími pracovními teplotami nástrojů a dobou teplotního působení. Po provedení montážní operace je nutno opravované místo odpovídajícím způsobem očistit.

9 3 POSTUP MONTÁŽE SMD SOUČÁSTEK 3.1 MONTÁŽ SMD MIKROPÁJEČKOU POSTUP PRO PÁJECÍ STANICI CT-938 Nastavte teplotu na o C. Navlhčete houbu na čištění hrotu. Očistěte a pocínujte hrot pomoci mokré houby a cínu. Naneste tavidlo na pájecí plošky. Pocínujte pájecí plošky doporučené. Pomocí pinzety uchopte a přeneste součástku na místo určení. Zajistěte správné natočení a kontakt součástky s pájecími ploškami. Naneste kapku cínu na hrot páječky, hrot namočte do kalafuny a připájejte vývod součástky. Po fixaci součástky, lze ostatní vývody zapájet nahřátím vývodu hrotem páječky s přiložením cínu. Hrot páječky uložte zpět do odkládacího stojánku. Proveďte čištění zbytků tavidla a optickou kontrolu. 3.2 MONTÁŽ SMD PŘETAVENÍM PÁJECÍ PASTY Při tomto technologickém postupu se součástky osazují do pájecí pasty, která se přetaví při teplotě, která je vyšší jak bod tání pájky obsažené v pastě. Během pájení jsou součástky povrchovým napětím "vycentrovány" na plošky DPS. Pájí se montážní celky osazené čistou povrchovou montáží jednostrannou či oboustrannou i typy kombinované povrchové montáže. Pro přetavení pájecí pasty je možno použít prakticky všechny způsoby přenosu tepla.

10 POSTUP PRO PÁJECÍ STANICI SMD EASY 850 Nastavte teplotu pájecí stanice na 420 o C. (heater st. 4, air st.5). Sundejte trysku z horkovzdušného pájedlo. Zapněte horkovzdušnou stanici. Naneste malé množství pájecí pasty na každou pájecí plošku pomocí dispenzeru (injekční stříkačka s jehlou). Umístěte součástky na pájecí plošky pomocí pinzety. Směřujte horký vzduch přes součástku ze vzdálenosti asi 2,5cm tak, aby došlo k předsušení pájecí pasty. Po předsušení pájecí pasty se přibližte do vzdálenosti asi 0,5 cm a dokončete přetaveni pasty. Uložte zpět horkovzdušné pájedlo do odkládacího stojánku. Proveďte čištění od zbytků pájecí pasty a optickou kontrolu.

11 POUŽITÁ LITERATURA 1. STARÝ, J., ŠANDERA, J., KAHLE, P.: Plošné spoje a povrchová montáž. Skriptum VUT- FEKT, PC-DIR 1999.