Наши услуги

Пайка с помощью ИК – нагрева

Процесс пайки компонентов (ПМ ИЭТ), собранных на коммутационной плате, с помощью ИК – нагрева аналогичен пайке в паровой фазе, за исключением того, что нагрев платы с компонентами производится не парами жидкости, а ИК – излучением.

Основным механизмом передачи тепла, используемым в установках пайки с ИК- нагревом, является излучение.

Передача тепла излучением имеет большое преимущество перед теплопередачей за счет теплопроводности и конвекции, так как это единственный из механизмов теплопередачи, обеспечивающий передачу тепловой энергии по всему объему монтируемого устройства.

Остальные механизмы теплопередачи обеспечивают передачу тепловой энергии только поверхности монтируемого изделия.

В процессе пайки ИК – излучением скорость нагрева регулируется изменением мощности каждого излучателя и скорости движения транспортера с коммутационными платами.

Поэтому термические напряжения в компонентах и платах могут быть снижены посредством постепенного нагрева микросборок.

Основным недостатком пайки с ИК-нагревом является то, что количество энергии излучения, поглощаемой компонентами и платами, зависит от поглощающей способности материалов, из которых они изготовлены.

Поэтому нагрев осуществляется неравномерно в пределах монтируемого устройства.

Пайка кристаллоносителей без выводов или с J–образными выводами может оказаться невозможной в установках с ИК – нагревом, если компонент непрозрачен для ИК – излучения.

В некоторых установках для пайки с ИК-нагревом вместо ламп ИК-излучения применяются панельные излучающие системы.

В этом случае излучение имеет намного большую длину волны, чем излучение традиционных источников.

Излучение такой излучающей системы не нагревает непосредственно микросборку, а поглощается технологической средой, которая в свою очередь передает тепло микросборке за счет конвекции.

Этот способ пайки устраняет ряд недостатков, присущих традиционной пайке с ИК – нагревом, таких, как неравномерный прогрев отдельных частей микросборки и невозможность пайки компонентов в корпусах, непрозрачных для ИК – излучения.

Панельные излучатели имеют ограниченный срок службы и обеспечивают намного меньшую скорость нагрева, чем традиционные источники ИК – излучения.

Однако при их использовании может не потребоваться технологическая среда из инертного газа.

Технологические установки пайки ИК – излучением

В зависимости от соотношения температур источника излучения и нагреваемого объекта процессы нагрева можно разделить на термодинамически – равновесные и неравновесные.

При равновесном нагреве температура нагревателя и объекта близки друг к другу (например, нагрев в парах кипящей жидкости), при неравновесном – значительно отличаются.

На практике желательно иметь равновесный режим нагрева, позволяющий устранить неравномерность нагрева и другие отрицательные факторы.

Первые установки ИК оплавления использовали для нагрева ламповые ИК излучатели с температурой 700–800 °С.

Поскольку температура пайки составляет 210-215 °С, то режим нагрева значительно отличался от равновесного, при этом возникали перегретые участки, обусловленные, в частности, различной степенью черноты поверхностей.

Улучшение характеристик установок было получено переходом на излучатели, работающие в средневолновом ИК диапазоне (3–10 мкм).

Конструктивно такие излучатели представляют собой керамические панели больших размеров со значительным количеством воздушных камер, работающих при температуре 280–320 °С.

В таких устройствах до 60% тепловой энергии доставляется к объекту за счет естественной конвекции, 40 % – при помощи средневолнового ИК излучения.

Такие комбинированные установки производят нагрев объекта в режиме, близком к равновесному, и в настоящее время широко используются при монтаже ТМП ФУ.

Конструкция типичной установки ИК оплавления приведена на рис.1

Установка состоит из корпуса 1, внутри которого расположено несколько зон нагрева, в каждой из которых поддерживается заданный тепловой режим.

В первой и второй зонах производят постепенный предварительный нагрев изделия 2 с помощью плоских нагревателей 3.

Пайку производят в третьей зоне быстрым нагревом объекта выше температуры плавления припоя с помощью кварцевых ИК ламп 4, затем объект охлаждают с помощью устройства 5.

Печатные платы транспортируются через установку на ленточном (обычно сетка из нержавеющей стали) конвейере 6.

Режимы работы нагревателя и скорость конвейера регулируются с помощью микропроцессорной системы 7, температурный профиль вдоль установки отображается в графической и цифровой форме на экране дисплея 8.

Характеристики температурного профиля, т. е. значения температур в каждой зоне, возможно изменять в широких пределах, также возможно иметь библиотеку типовых режимов оплавления для печатных плат различных типоразмеров.

Использовались материалы URL: http://www.pcbfab.ru/

#

Рисунок 1. Схема установки пайки ИК излучением

 

В начало страницы