Desky s plošnými spoji jsou konstrukčním základem, bez kterého se dnes neobejde jediné složité rádiové nebo elektronické zařízení v mikroprocesorové technice. Výroba této základny zahrnuje použití speciálních surovin, stejně jako technologie pro formování konstrukce nosné desky. Vlnové pájení je jednou z nejúčinnějších metod strukturálního lisování desek plošných spojů.
Přípravy
Počáteční fáze, během které se řeší dva úkoly - výběr základny součástek a seznam potřebného spotřebního materiálu pro provoz a také nastavení zařízení. V rámci prvního úkolu je zejména připravena základna pro desku, jsou pevně stanoveny její rozměry a kontury pájenéhospojení. Ze spotřebních materiálů vyžaduje vlnové pájení přidání speciálních prostředků pro snížení budoucí tvorby oxidů. Kromě toho lze také použít modifikátory technických vlastností konstrukce, pokud se plánuje použití v agresivním prostředí.
Zařízení pro tuto operaci je obvykle kompaktní, ale multifunkční stroj. Možnosti typického vlnového pájecího stroje jsou navrženy tak, aby obsluhovaly jednovrstvé nebo vícevrstvé desky s pracovním rozsahem šířky asi 200 mm. Co se týče ladění této jednotky, v první řadě se nastavuje dynamická charakteristika a průběh. Hlavní část těchto parametrů je regulována zejména prostřednictvím trysky pro přívod vlny, což umožňuje nastavit průtok forem ve tvaru Z a T. V závislosti na požadavcích na tištěný uzel jsou také přiřazeny indikátory rychlosti se směrem vlny.
Tavidlo obrobku
Stejně jako ve svařovacích procesech plní tavidlo při pájení roli čističe a stimulátoru pro vytvoření kvalitního spoje. Používají se prášková a kapalná tavidla, ale v obou případech je jejich hlavní funkcí zabránit procesům oxidace kovů před zahájením pájecí reakce, jinak pájka nespojí povrchy spojů. Kapalné tavidlo se nanáší pomocí rozprašovače nebo pěnidla. V době pokládky je třeba směs naředit potřebnými aktivátory, kalafunou a slabými kyselinami, které zlepší reakce. Pěnové roztoky se nanášejí spomocí trubicových filtrů, které tvoří jemnou bublinkovou pěnu. V procesu pájení metalizovanou vlnou takové povlaky zlepšují smáčení a stimulují působení modifikátorů. Typicky jak kapalná, tak pevná tavidla zahrnují samostatné proplachování nebo odstraňování přebytečného materiálu. Existuje však také kategorie nesmazatelných aktivních látek, které jsou zcela zahrnuty ve struktuře odpájecího materiálu a v budoucnu nevyžadují žádné odizolování.
Předehřátí
V této fázi se deska plošných spojů připravuje na přímý kontakt s pájkou. Úkoly ohřevu jsou redukovány, aby se snížil tepelný šok a odstranily se zbytky rozpouštědel a dalších nepotřebných látek, které zůstávají po tavení. Zařízení pro tuto operaci je součástí infrastruktury zařízení pro pájení vlnou a jedná se o konvekční, infračervený nebo křemenný ohřívač. Obsluha musí pouze správně nastavit teplotu. Pokud se tedy práce provádí s jednovrstvou deskou, pak se teplota ohřevu může lišit v rozmezí 80 - 90 ° C, a pokud mluvíme o vícevrstvých (ze čtyř úrovní) polotovarech, pak může být tepelný efekt při teplotě 110-130°C. Při velkém počtu pokovených průchozích otvorů, zejména při práci s vícevrstvými deskami, by mělo být zajištěno důkladné přerušované zahřívání při rychlosti nárůstu teploty až 2 °C / s.
Provádění pájení
Režim teploty při pájení je nastaven v rozsahu od 240v průměru do 260 °C. Je důležité dodržovat optimální úroveň tepelné expozice pro konkrétní obrobek, protože snížení stupně může vést k tvorbě nepájiv a překročení může vést ke strukturální deformaci funkčního povlaku desky. Doba samotné kontaktní operace trvá 2 až 4 sekundy a výška pájky při pájení vlnou se vypočítává individuálně s přihlédnutím k tloušťce desky. Například u jednovrstvých struktur by pájka měla pokrývat přibližně 1/3 tloušťky struktury. U vícevrstvých obrobků je hloubka ponoru 3/4 tloušťky desky. Proces je realizován následovně: pomocí kompresoru pájecího stroje se v lázni s roztavenou pájkou vytvoří vlnový proud, po kterém se pohybuje deska s na ní umístěnými prvky. V okamžiku kontaktu spodní části desky s pájkou vznikají pájené spoje. Některé modifikace instalací poskytují možnost měnit sklon nosného dopravníku v rozmezí 5-9°, což umožňuje zvolit optimální úhel pro proudění pájky.
Podmínky chlazení
Pro intenzivní chlazení není vůbec nutné používat speciální prostředky. Kromě toho je přirozené chlazení užitečnější z hlediska získání normálního strukturálního stavu obrobku. Další věcí je, že po dokončení pájení vlnou by se mělo zabránit termomechanickému namáhání, které může být způsobeno rozdílem v lineární roztažnosti materiálu zpracovávaných vyhřívaných uzlů a hlavních součástí desky.
Závěr
Vlnová metodatepelné pájení se vyznačuje mnoha výhodami od snížení rizika deformačních procesů až po nízké provozní náklady. Mimochodem, k provedení postupu v plném cyklu jsou vyžadovány minimální organizační náklady na pracovní sílu ve srovnání s alternativními metodami. Pokrok přitom nestojí a dnes se objevují různé modifikace technologie. Zejména dvouvlnné pájení umožňuje segmentaci funkcí proudění a zlepšuje kvalitu spojů na kontaktní ploše. Druhá vlna je vybavena výhradně čistící funkcí, v rámci které jsou účinněji eliminovány přebytečné tavidla a pájecí můstky. Samozřejmě v tomto případě není komplexnost vybavení úplná. Jednotky jsou doplněny čerpadly, tryskami a řídicími jednotkami pro každou vlnu zvlášť.
