Конденсационная (парофазная) пайка в технологии поверхностного монтажа

система вакуумной парофазной пайки

Рисунок 1 — Система вакуумной парофазной пайки

Для конденсационной пайки, также называемой пайкой в паровой фазе используется теплота конденсации рабочей жидкости, которая расплавляет паяльную пасту или преформы припоя для получения паянных соединений. Развитие конденсационной пайки относится к этапу становления технологии поверхностного монтажа, когда продукцию выпускали ограниченными объемами, поэтому большая часть аппаратов конденсационной пайки относится к камерному типу. Впоследствии для массового производства было разработано парофазное оборудование для «встраивания» в конце технологических линий по установке компонентов. Пример технологического оборудования для конденсационной пайки приведен на рисунке 1.

Двумя главными характеристиками конденсационной пайки являются:

  • температура изделия не может превышать температуру испарения (или конденсации) рабочей жидкости, тем самым предотвращается перегрев температурно-чувствительных материалов;
  • распределение температуры для всех компонентов и подложки должно быть очень равномерным, чтобы уменьшить температурные градиенты, которые могут вызвать деформацию или трещины компонентов или слоистых материалов при пайке в паровой фазе.

Этот процесс (конденсационная пайка) был отвергнут в начале 1990-х годов по двум причинам.

Во-первых, рабочая жидкость для припоев олово-свинец, Dupont’s Freon TMF, была отнесена к категории озоноразрушающих. Ее использование было вначале ограничено, а затем запрещено Монреальскими протоколами.

Во-вторых, увеличивающаяся сложность печатных плат, которые были сконструированы для поверхностного монтажа, требовала более точного контроля температур, что привело к развитию многозонных печей оплавления, имеющих конвективный и инфракрасный нагрев.

Затем интерес к конденсационной пайке резко возрос. Для оловянно-свинцовых и бессвинцовых припоев были разработаны другие рабочие жидкости, свойства которых удовлетворяли требованиям природоохранного законодательства. В процесс парофазной пайки был включен предварительный нагрев для снижения тепловых ударов, что позволило лучше контролировать температурный профиль. Более низкие капитальные затраты и уже отмеченные свойства конденсационной или парофазной пайки хорошо подходят для монтажа опытных образцов печатных плат. Принцип действия парофазной пайки приведен на рисунке 2.

схема конденсационной (парофазной пайки)

Рисунок 2 — Схема парофазной (конденсационной) пайки