Первым этапом является нанесение припойной пасты через трафарет, установка на лицевой стороне платы сложных компонентов для поверхностного монтажа (SOIC, PLCC) и пайка расплавлением дозированного припоя; затем − установки традиционных компонентов (с соответствующей обрезкой и фиксацией выводов), плата переворачивается, на нее наносится адгезив, и устанавливаются компоненты простых форм для поверхностного монтажа (чипкомпоненты и компоненты в корпусе SOT). Эти простые компоненты и выводы компонентов, установленных в отверстия, одновременно пропаиваются двойной волной припоя. Возможно также использование в составе одной линии оборудования, обеспечивающего эффективную пайку компонентов (с лицевой стороны платы) расплавлением дозированного припоя и пайки (с обратной стороны платы) волной припоя.
Следует отметить, что в таком ТП возрастает количество контрольных операций из-за сложности сборки при наличии компонентов на обеих сторонах платы. Неизбежно возрастают также количество паяных соединений и трудности обеспечения их качества. Это усложняет работу автоматического оборудования для контроля соединений, поскольку для этого требуется дополнительный переворот платы.
4.4.4. Выбор адгезивов
Выбор адгезива в ПМ на практике более труден, чем кажется на первый взгляд. Нередко бывает, что на первых порах освоения ПМ изготовленные адгезивы удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям, например, имеют достаточно высокую адгезионную способность и нужные диэлектрические свойства. Однако для серийного выпуска изделий эти адгезивы оказываются непригодными и требуется разработка новых, более совершенных клеевых композиций с минимальным выделением летучих веществ, хорошо совместимых с конструкционными и технологическими материалами изделий (например, с материалами корпуса компонента, с флюсом, припоем и др.) и имеющих режимы отверждения, приемлемые в технологии поверхностного монтажа. Немаловажно также обеспечить при этом устойчивость адгезивов к деградации в условиях термоциклических воздействий процесса пайки.
Выбор адгезива практически зависит от конкретного его применения в изделии с поверхностным монтажом. Вместе с тем надо учитывать специфические свойства адгезивов при обращении с ними. Так, например, адгезивы, представляющие собой однокомпонентные системы, обычно содержат растворитель, просты в использовании, не требуют смешивания ингредиентов, однако часто оказываются источниками летучих веществ, и это следует учитывать. Двухкомпонентные системы имеют длительный срок хранения, но их ингредиенты должны точно дозироваться.
Требования для выбора подходящего адгезива следующие:
∙технологичность адгезивов при нанесении. Это в первую очередь определяется методом нанесения (трафаретная печать, перенос капли, дозировка шприцом). Принципиальным моментом является способность формирования в виде капли, заполняющей самый большой встречающийся в микросборке промежуток между компонентами и платой и в то же время не растекающейся из-под самих малогабаритных компонентов после нанесения;
∙вязкость адгезивов. Должен быть относительно жидким для удобства нанесения из шприца при минимальном давлении и в то же время быть достаточно вязким, чтобы не вытекать самопроизвольно и не оставлять следы. Капля адгезива должна сохранять заданную высоту без растекания или миграции для надежного удерживания компонента до отверждения клеевого соединения, по меньшей мере, хотя бы на период транспортировки платы в установку отверждения адгезива;
∙время отверждения адгезива. Однокомпонентные адгезивы отверждаются при температуре более 125 °С. Двухкомпонентные
системы обычно отверждаются при более низких температурах, что менее опасно для монтируемого изделия с точки зрения повреждений материалов платы и компонентов. Процесс отверждения может иметь длительность до 10 мин (обычно 3–5 мин) при температуре
80–150 °С. Достаточно малое время термообработки изделия позволяет организовать поточный процесс производства. Хотя температура при пайке намного выше, чем при отверждении клеев, воздействие ее на изделие кратковременно (секунды) и не приводит к серьезным последствиям.
Для сокращения времени отверждения в некоторых случаях можно использовать обработку адгезива ультрафиолетовым (УФ) излучением или сочетать обычный нагрев с УФ-излучением. Однако отверждение с применением УФ излучения при наличии на плате крупногабаритных компонентов невозможно, поскольку такие компоненты загораживают капли адгезива от попадания на них излучения. Единственной альтернативой этому является использование нагрева инфракрасным излучением;
∙усадка и выделение летучих веществ – во время отверждения и пайки. Применение современных адгезивов при оптимизации режимов их отверждения позволяет уменьшить вероятность этих явлений. Важно оптимизировать режим отверждения;
∙свойства адгезива после отверждения – должна быть обеспечена неповреждаемость заполненных компонентами плат во время их транспортировки при монтаже.
Материалы, режимы пайки и последующей очистки изделий с ПМ не должны отрицательно влиять на прочность сцепления адгезива с материалами платы и затруднять или исключать ремонт изделий. После пайки долговременная механическая прочность соединения компонента с платой должна обеспечиваться в основном за счет пайки, а не приклеивания. В отдельных случаях допустимо использование адгезивов с малым временем жизни (быстросхватывающихся), адгезионная способность которых заметно ухудшается после пайки изделий. Однако в ответственных случаях этого следует избегать, поскольку любая непредвиденная задержка в технологическом цикле потребует дополнительной очистки платы и повторного формирования адгезивного соединения на плате.
4.5.Технология клеевых соединений
4.5.1.Применение клеев в производстве радиоэлектронных средств
Клеи – растворы, иногда расплавы как природных, так и искусственных высокомолекулярных веществ, применяющихся в приборостроении для соединения деталей, изготовленных из разнообразных материалов: пластмасс, металлов, бумаги, ткани, керамики и т.д.
Могут быть соединены как однотипные, так и разнотипные материалы, например: при изготовлении тензодатчиков и при их наклейке, для склеивания каркасов катушек, приклеивания стекла в оправу и полюсных наконечников к магниту, в полупроводниках для присоединения металлических выводов и в других случаях. В приборостроении также широко применяют липкие ленты как электроизолирующие, герметизирующие и предохраняющие. Клеевые соединения по сравнению с механическими соединениями сваркой, пайкой, заклепкой и винтовыми соединениями имеют следующие преимущества: возможность соединения самых разнообразных материалов, относительная простота и дешевизна технологии склейки, стойкость к коррозии, хорошие диэлектрические свойства и т.д. В настоящее время применяется большое количество различных клеев, которые в той или иной степени удовлетворяют перечисленным требованиям. Состав клеев: пленкообразующие – основа клеевого слоя (термореактивные и термопластичные смолы, каучуки и эфиры целлюлозы), растворители – для получения клея определенной вязкости, отвердители – для получения твердой нерастворимой термостабильной пленки (перекись бензола), наполнители – для уменьшения усадки клеевой пленки и повышения теплостойкости (цемент, графит и др.), пластификаторы – для повышения эластичности пленки, стабилизаторы – для сохранения консистенции клеев или их клеющих свойств. Клеи классифицируют по пленкообразующим, типу отверждения и по состоянию. По составу пленкообразующих принято различать клеи на основе: термопластичных смол, термореактивных смол, каучуков и эфиров целлюлозы. По типу отверждения различают клеи холодного и горячего отверждения. По состоянию различают жидкие клеи и твердые. Смоляные клеи марок БФ-2, БФ-4 и другие представляют собой растворы фенольно-формальдегидных смол.
Эти составы полимеризуются, т.е. переходят в неплавкое и нерастворимое состояние. Эти клеи обеспечивают соединениям прочность на скалывание до 130 кг/см2, они устойчивы против влаги, кислот и температурных изменений, стойки против действия бензола, масла, грибка и при вибрациях. Применяют, главным образом, для склеивания металлических деталей между собой. Эпоксидные клеи в зависимости от состава разделяются на две группы: горячего и холодного отверждения. Клеи горячего отверждения
