Автоматизированная пайка против ручной

Автоматизированная пайка против ручной

(мнения экспертов)

По случаю, мы должны задать пропуск в нашей установке поверхностного монтажа (SMT) из-за отсутствия компонента. Намерение — сделать сборку схемной карты, а затем, вручную, припаять пропущенные компоненты, когда появятся. Допускаю, что есть времена, когда нужно ремонтировать, ретушировать, заменять компоненты, но они должны быть минимальными.

Не могли бы Вы прокомментировать потенциальную разницу в надёжности установки поверхностного монтажа с последующей пайкой оплавлением относительно ручного монтажа с последующей ручной пайкой компонентов поверхностного монтажа?

Фриц Бюль, производственный инженер компании «Austronautics»

Есть три основных источника различия в надёжности: поведение паянного соединения, повреждение компонента и чистота. При ручной пайке температура кончика паяльника может превышать 400°С, а скорость нагрева — более 100°С/сек., необходимо обратить внимание на то, как это влияет на компоненты. Например, многослойный чип ёмкостей, особенно крупный, имеет высокий риск к повреждению при ручной пайке. При наличии руководства по ремонту следуйте рекомендуемым процессам для конкретных компонентов, можно полагаться на эти рекомендации при ручной установке компонентов.

Различие в надёжности паянного соединения трудно предсказать, а в большинстве случаев нет проблемы в том, как долго соблюдается соответствие применяемым стандартам качества пайки. Говоря о качестве пайки, помните, что частота дефектов при ручном монтаже будет, почти всегда, выше, чем при автоматизированной сборке. Риск загрязнений реален, но используя хорошо отработанный процесс ручной пайки, гарантирующий чистоту окончательной сборки, нет проблем для опасений.

В дополнение к риску пайки компонентов есть дополнительные риски такие, как статическое электричество (ESD) и механическое повреждение во время необходимой дополнительной обработки. Это может быть нелегко или даже — невозможно отследить отказы, относящиеся к этим дополнительным рискам при ручном монтаже.

В основном, старайтесь, как можно, избегать практики «образования перемычек». Дополнительные затраты на персонал, риск надёжности и качества вряд ли стоят того.

Петер Бьокка, ведущий инженер по маркетингу компании «Kester»

Ручная пайка поверхностного монтажа (SMD) может быть также надёжна, как процесс оплавления поверхностного монтажа (SMT), но требует некоторого внимания. Важно помнить, что нужно избегать чрезмерных температур и продолжительного контакта жала паяльника.

Зона внимания связана с компонентами, не допускающими быстрой скорости нагрева, и склонны к растрескиванию или расслоению. При ручной пайке нагрев очень быстрый, в пределах одной или двух секунд температура превысит температуру плавления сплава. При пайке оплавлением температура повышается медленно и снижает влияние температурного коэффициента расширения (КТР) материала, а также — проблему термоудара.

Важно достичь способности компонентов выдерживать высокие температуры, а также — требования скорости подъёма температуры для исключения проблем. Другим аспектом внимания является исключение нагрева всего компонента вместо пайки только выводов, для этого необходимо использовать жало паяльника с соответствующей формой.

Гарри Фридман, Президент компании «Colab Engineering»

Процесс хороший, если только он повторяемый. Ручная пайка — не повторяемый процесс. Окислы на кончике жала паяльника или в припое, прикладываемое давление, область контактного нагрева, применяемый флюс и опыт работника — всё это может иметь значительное влияние на окончательное паяное соединение. Возможна очень хорошая пайка на обратной стороне, но плохая — внутри. Граница между наплывом припоя и площадкой пайки или запаянного вывода компонента может иметь разрушающее воздействие на надёжность паянного соединения.

Результат пайки — в интерметаллическом слое (IMC) между припоем и спаем. Слой IMC в спаянном соединении сплава SAC состоит из олова, серебра и меди плюс некоторое количество смачивателя припоя. Поэтому, если поверхность контакта медная, то избыток меди будет частью слоя IMC наряду с оловом и серебром. Если пограничный слой — никель, то никель будет частью IMC наряду с оловом, медью и серебром. Слой IMC — хрупкий, и чем толще, тем более хрупкое паянное соединение. Толщина слоя IMC зависит от двух факторов: температуры и времени — чем выше температура или продолжительнее время нагрева, тем толще слой IMC.

Основная цель любой операции пайки — уменьшить слой IMC, в дополнение к гладкому заполнению соответствующих конфигураций согласно требованиям стандарта IPC-610. Операции ручной пайки различаются от станции к станции (зависят от оборудования) и от работника к работнику, поэтому, ручная пайка наименее предпочтительна из всех методов сборки, поскольку не является повторяемым процессом. Ручной монтаж компонентов во влажную пасту озадачивает, так как в результате часто образуются перемычки/замыкания или даже смещение близлежащих элементов.

Если есть потерянные элементы, то они могут быть повторно закреплены на использованную бобину. Как альтернатива, может использоваться повторно исходный лоток или специально изготовленный, а утерянные элементы вкладываются в него для автоматического монтажа. Конечная цель — минимизировать число шагов пайки, использовать только воспроизводимые процессы (устранить ручную пайку) и минимизировать касания платы, чтобы снизить прогиб и повреждение паяного соединения. Избегайте ручной пайки!

Дэвид Бао, директор по развитию новой продукции компании «Metallic Resources, Inc

Хорошо известен факт, что ручная пайка — гораздо менее контролируемый процесс, чем пайка поверхностного монтажа (SMT). Если работать правильно, то ручная пайка могла бы привнести некоторые проблемы с качеством. Далее — несколько советов для ручной пайки:

  1. Паяльник необходимо содержать чистым. Из окисла металла образуется чёрный нагар, а обугленный флюс должен часто удаляться.

  2. Выбирайте правильный проволочный припой. Несовместимость между остатком флюса припойной пасты и используемым проволочным может вызвать проблемы такие, как белые остатки, низкое сопротивление изоляции или коррозию.

  3. Избегайте продолжительного времени контакта. Избыточное тепло может вызвать не только повреждение ПП и компонентов, но может также создать проблемы с эрозией меди.

  4. Сделайте температуру кончика оптимальной. Низкая температура кончика приведёт к холодной спайке, плохому смачиванию, выступам пайки и сосулькам. Если температура кончика слишком высока, то это может вызвать зернистые, обугленные соединения, несмачивание и т. д.

  5. Используйте правильную форму жала паяльника.

  6. Используйте соответствующий диаметр проволоки, содержания флюса и активность.

Георгиан Симион, инженерное и текущее управление, независимый консультант

Конечно, этот процесс нужно избежать. Хотя, когда это случается, старайтесь держать его на минимуме. Наличие компонентов поверхностного монтажа, паяемых позднее в процессе, имеет несколько рисков:

  • Температура жала паяльника выше, чем в печи оплавления.

  • Использование избытка флюса может привести к проблемам впоследствии.

  • При завершении операции потребуется очистка. Точечная очистка может быть затруднена, а частицы могут остаться на сборке.

Примечание: не рекомендуется допускать смешения типов флюса в вашем процессе. Водорастворимый с последующим ремонтом поверхностного монтажа с канифольным RMA или несмываемым флюсом, а затем — пайка волной снова с водорастворимым флюсом могут создать головную боль — белые налёты — одна из них.

Поэтому, если Вы так поступаете, то помните о хорошей очистке кончика, использовании карандашного флюса (рекомендуется вместо бутылочного) и опытного работника, хорошо знакомого с данным видом работы. Повреждение выводов компонента, отслоение площадок и подгар плат — всего лишь несколько нежелательных результатов, вытекающих из такой практики. Подытоживая, необходимо получить хорошее, надёжное паяное соединение, пока можно допустить потенциальные риски, увеличение затрат и высокую вероятность шлама.

***********************

Компания «БалтМедиа Партнёр» помогает внедрению и освоению эффективной техники на российском рынке производителей электроники.

По вопросам сотрудничества следует использовать следующий контакт:

Санкт-Петербург, Таллиннское шоссе, д.206

Тел. +7 (921) 895−1422

Электронная почта: office@bmptek.ru

Управляющий проекта — Алексей Леонов

Подпишитесь на рассылку