Способ пайки световым лучом радиоэлементов на печатные платы с контролем температуры пайки Советский патент 1993 года по МПК B23K1/05 

Изобретение относится к производству радиоэлектронной аппаратуры и может быть использовано в электронной технике, электротехнической промышленности и приборостроении.

Целью изобретения является повышение производительности процесса пайки за счет исправления дефектов в автоматическом режиме.

На чертеже представлена операционная блок-схема процесса сборки, пайки, контроля и исправления дефектов при изготовлении печатных плат с навесным поверхностным монтажом.

По имеющимся у авторов сведениям существенные признаки, указанные в отличительной части формулы изобретения, не обнаружены в других отраслях промышленности, что позволяет считать предлагаемое решение соответствующим критерию существенные отличия.

Способ пайки световым лучом радиоэлементов на печатные платы с контролем температуры пайки осуществляется следующим образом.

После предварительных операций по установке радиоэлементов (ЭРЭ) на печатные платы (ПП) 1 и их фиксации 2, нанесения припоя 3 и флюса 4 производится фокусиро- вание лучистого потока на паяемые детали 5, нагрев лучистым потоком 6 с последующим охлаждением 7 и исправлением дефектов 8. После исправления дефектов 8 производится печать температурных результатов пайки 9 и остановка операций 10. Операции с 1 по 10 соответствуют идеальному случаю пайки с отсутствием дефектов. В этом случае операции 8 и 9 являются формальными. В реальных условиях пайки часто возникают дефекты паяных соединений из-за нарушения теплового режима, поэтому при нагреве лучистым потоком 6 температура места спая фиксируется датчиком контроля температуры 11. Сигнал сдатчика контроля температуры 11 поступает в память компьютера 12, где формируются массивы значений температуры, соответствующие температуре пайки и отличающиеся от нее. После этого производится сопоставление практической температуры пайки с необходимой температурой для пайки 13. Затем по сформированной программе в непропаянных соединениях 14 производится определение отношения температуры пайки к фактической температуре. Получив эти данные, уве- личивают мощность светового луча пропорционально отношению температур 15 и проводят повторную .пайку 16 точек. Проведя повторную пайку с лучистым нагревом, операции 11-13 дублируются и, если фактическая температура совпадает с температурой пайки, то производится печать температурных результатов пайки 9 и остановка операций 10, Запаянная печатная плата передается на следующие этапы производства с распечаткой мест дефектов и результатов их исправления.

Предложенный способ пайки световым лучом радиоэлементов на печатные платы с контролем температуры был реализован при пайке выводов интегральных микросхем к контактным площадкам печатной платы, пайке коммутационных панелей и штырьковых разъемов на печатных платах. В качестве примера предлагается рассмотреть пайку печатной платы с двусторон0 ней неравномерной набивкой радиоэлементов с пленарными и штырьковыми выводами. Материал печатной платы - стеклотекстолит с двусторонней медной фольгировкой СФ-2, отверстия в печатной

5 плате металлизированы, условия теплоотво- да от контактных площадок различны и зависят от массы подходящего проводника дорожки ПП. Размеры печатной платы 100x200x2 мм. Для поверхностного монта0 жа использовались 14,16,18 и 24-выводные интегральные микросхемы с пленарными выводами, а также резисторы с выводами диаметром 0,8 мм. Припой марки ПОС-61 напрессовывался на облуженные выводы

5 микросхем с каждой стороны одновременно проволокой диаметром 0,5 мм. Для штырьковых элементов припой ПОС-61 закладывался в виде колец из проволоки 0,4 мм на каждый вывод. Флюсование производилось

0 флюсом ФКСп (КЭ). Оптическая система для пайки световым лучом спроектирована таким образом, что излучение источника сета ДКСШ-500 образует в фокальной плоскости два пятна нагрева. Расстояние между пят5 нами нагрева может изменяться в пределах от 0 до 35 мм. Отражатель имеет аппертур- ный угол 60° и свободный выход луча за . пределы оптической системы 70 мм. Отражатель изготовлен из сплава Д16Т и имеет

0 диаметр 140 мм. Описанная оптическая система позволяет получать максимальную полярность лучистого потока в пятне нагрева (Еам), равную 420-440 Вт/см2, а при расщеплении луча - 210-220 Вт/см2 в каждой

5 из точек. КПД оптической системы около 40%,

Пайка микросхем производилась при непрерывном перемещении печатной платы в фокальной плоскости установки для

0 пайки световым лучом и импульсном питании дуговой ксеноновой лампы. При движении от одной микросхемы к другой в лампе горит дежурная дуга малой мощности, при движении в зоне пайки горит дуга рабочей

5 мощности. Для пайки штырьковых выводов предусмотрена остановка печатной платы на время пайки, а движение от одной зоны пайки до другой осуществлялось в дежурном режиме питания лампы. Фактическая температура фиксировалась И К-датчиком и

обрабатывалась компьютером IBM PC. В компьютере формировался массив, состоящий из координат зон паек (X. Y) и соответствующих температур нагрева (Т). За температуру пайки принята температура 220-230°С. На печатной плате существует не менее 10 точек пайки с массивным теп- лоотводом, где может быть не достигнута температура пайки. Из этих точек пять зон пайки имели температуру 190°С две - 200°С и три - 205°С. В компьютере IBM PC определялось отношение температуры пайки к фактической температуре исследуемых точек (230/190 1,21; 230/200 1.15; 230/205 1,122). Пропорционально этому отношению автоматически формируется массив, состоящий из координат точек пайки с недостаточной температурой (Хд, Уд) и отношения температур пайки к фактической температуре (ТК). В зонах пайки с координатами (Хд, Уд) автоматически исправляются дефекты пайки с увеличением мощности светового луча пропорционально полученному массиву отношения температур. Дефекты исправляются повторной пайкой указанных точек. Запаянная печатная плата передается на следующие этапы производства с распечаткой мест дефектов с указанием температуры и результаты исправления.I--

й

Пайка пленарных выводов интегральных микросхем осуществлялась с производительностью не менее 400 соединений в минуту, а штырьковых выводов - не менее

5 60 соединений в минуту. Предложенный способ пайки световым лучом радиоэлемент. тов на печатные платы позволяет исключить (менее 1%) количество дефектов пайки, сравнивая с пайкой паяльником 6-7%.

10 Ф о рмул а и зо б рете ни я

Способ пайки световым лучом радиоэлементов на печатные платы с контролем температуры пайки, включающий установку радиоэлементов на печатную плату, фикса15 цию их, нанесение припоя, флюсование. нагрев до температуры пайки с одновременным измерением температуры и выявлением зон с температурой ниже температуры пайки, отличающийся тем,

20 что, с целью повышения производительности процесса пайки за счет исправления дефектов в автоматическом режиме, определяют отношение температуры пайки к фактической температуре исследуемой па- 25 яной точки с более низкой температурой, чем температура пайки, увеличивают мощность светового луча пропорционально этому отношению и проводят повторную пайку данной точки.

Использование: производство радиоэлектронной аппаратуры в электронной технике, электротехнической промышленности и приборостроении. Сущность изобретения: в процессе нагрева при температуре пайки определяют отношение температуры пайки к фактической температуре исследуемой паяной точки с более низкой температурой, чем температура пайки, увеличивают мощность светового луча пропорционально этому отношению и проводят повторную пайку данной точки. 1 ил. ь Ё 00 ON СП 00 00