Технологии бессвинцовой пайки печатных плат

Внедрение бессвинцовой технологии пайки печатных плат не изменило, по сути, процесса электронного монтажа (пайка оплавлением припоя, пайка волной, ручная пайка и т.д.). Тем не менее, она заставила инженеров-технологов пересмотреть параметры, используемые в этих процессах из-за двух факторов:
1) более высоких температур, необходимых для производства бессвинцовой пайки;
2) плохой паяемости сплавов (что во многом объясняется отсутствием Pb).
Что касается пяти основных этапов процесса монтажа печатных плат, то переход на бессвинцовую пайку в первую очередь повлиял на этапы 3, 4 и 5.
Необходимость пайки плат при более высоких температурах ограничивает «окно процесса» монтажа с использованием бессвинцовых припоев и как бы подталкивает к разработке технологии пайки печатных плат с применением бессвинцовых припоев. Высокая номинальная температура должна соответствовать различным температурам пайки компонентов по всей плате, чтобы обеспечить плавление припоя, адекватного смачивания и растекания в каждом межсоединении. С другой стороны, максимальная температура пайки должна быть ограничена, чтобы предотвратить тепловые удары термочувствительных устройств и плат.

Технология бессвинцовой пайки печатных плат
Из-за низкого качества пайки элементов плат бессвинцовыми припоями также возникает несколько проблем. Несмотря на то, что в качестве основной причины плохого качества пайки печатных плат бессвинцовыми припоями часто приводится длительное время, необходимое для нагрева окончаний выводов и платы, именно высокое поверхностное натяжение сплавов на оловянной основе (при отсутствии свинца) ограничивает их смачиваемость и растекаемость. Необходимость в более продолжительном нагреве является особой проблемой при «быстрой» пайке, например пайке волной припоя или ручной пайке печатных плат. Однако на самом деле плохая паяемость влияет на все процессы электронного монтажа печатных плат, поскольку она может ухудшить качество заполнений отверстий и образование галтелей, как при быстрой, так и относительно продолжительной (пайка оплавлением припоя) пайке.
Качество пайки бессвинцовыми припоями можно повысить двумя путями. Во-первых, уже разработаны новые формулы флюсов, которые эффективно уменьшают поверхностное натяжение припоя. Во-вторых, для поверхностей выходов компонентов и/или контактных площадок плат могут использоваться альтернативные виды финишной обработки, которые улучшают смачивание и растекание бессвинцовых сплавов.
С точки зрения электронного монтажа печатных плат, полезной является комбинация бессвинцовых и традиционных оловянно-свинцовых припоев. Сплав олово-свинец может улучшить смачивание и растекание бессвинцового припоя благодаря двум процессам. Во-первых, присутствие свинца снижает поверхностное натяжение расплавленного припоя. Во-вторых, присутствие свинца снижает температуру плавления бессвинцового припоя. Тем не менее, озабоченность вызывает то, что смешивание оловянно-свинцовых и бессвинцовых припоев при пайке печатных плат может повлиять на долгосрочную надежность межсоединений в условиях термомеханической усталости.
И наконец, использование бессвинцовых припоев оказывает влияние на послемонтажный этап отмывки (этап 4) и проверки (этап 5). Чем выше температура процесса, тем более трудноудаляемыми становятся остатки флюса, что требует более агрессивной отмывки, чтобы обеспечить их полное удаление. Кроме того, более стойкие остатки могут нарушить контакт зонда с тестируемыми контактными площадками на печатной плате. Плохой контакт может привести к выявлению ложных обрывов цепи после монтажа.