Материалы для сборочно-монтажных производств печатных плат

В процессе поверхностного монтажа электронных элементов печатных плат применяют определенные материалы, которые гарантируют качественную пайку и предотвращают возникновение дефектов. От их грамотного подбора зависит эффективность производства и сокращение процента бракованной продукции.

Разновидности теплопроводящих прокладок В качестве ключевых материалов для сборочно-монтажного изготовления печатных плат можно выделить:

• припои;
• паяльные пасты и флюсы;
• водные растворы для отмывки;
• теплопроводящие прокладки;
• материалы для изготовления микрошлифов;
• СВЧ-поглотители и эластомеры;
• материалы для очистки поверхности от пыли.

Припои

С помощью припоя соединяют детали из разных материалов в процессе пайки. Причем у него должна быть более низкая температура плавления по сравнению с металлом, который скрепляют. Широко распространены сплавы с включением меди, кадмия, серебра, никеля и прочих элементов. Традиционно для пайки применяли оловянно-свинцовый припой (ПОС).

Разновидности припоев

По температуре и плавкости припои делят на две категории:

• Мягкие. Такие припои имеют температуру плавления не выше 300℃ и подходят для пайки, лужения проводов и электронных деталей. Обычно их основой выступают свинец или олово. Предел прочности сплава составляет 16–100 МПа, наносят его с помощью паяльника.
• Твердые. Характеризуются температурой плавления свыше 300℃, их используют для пайки медных частей конструкций. Предел прочности данных припоев равняется 100–500 МПа. Основой состава является медь или серебро. Для нанесения применяют газовую горелку.

По составу выделяют два типа припоев:

• Свинцовые. Подходят для большинства задач, например, для сборки печатных плат и установки SMT-компонентов. Содержат в составе свинец и олово. Такие припои мягкие и отличаются низкой точкой плавления, что делает их непригодными для высокотемпературного использования.
• Бессвинцовые/оловянные. Эти сплавы являются менее токсичной альтернативой другим материалам для пайки. Основой припоя выступает олово, но в составе также могут быть медь, серебро, висмут, цинк и прочие вещества.

Паяльные пасты

Паяльные пасты — это многокомпонентные составы, которые содержат металлический припой в порошкообразной форме и флюс. Их наносят на контактные площадки печатной платы, а затем оплавляют в печи при высоких температурах.

Разновидности паяльных паст

По типу припоя паяльные пасты делят на два вида:

• Свинцовые. Это классические пасты, которые имеют хорошую растекаемость и смачиваемость, отличаются невысокой температурой плавления и образуют прочные паяные соединения. В их составе свинец и олово. В сплав также добавляют дополнительные легирующие присадки в виде цинка, серебра и прочих веществ. Стоит учесть, что при нагревании такие паяльные пасты выделяют токсичные пары свинца и его соединений. Из-за этого их применение в электронной промышленности сейчас ограничено.
• Бессвинцовые. В этих сплавах основным компонентом является олово с добавлением других редких металлов. По сравнению со свинцовыми, они обладают меньшей прочностью и смачиваемостью. Однако введение в состав серебра, меди, висмута, никеля и прочих элементов позволяет значительно улучшить их технические характеристики. Бессвинцовые пасты нужно более долго и интенсивно нагревать, но зато они не испускают вредных паров. Это делает их безопасными для людей и окружающей среды.

Паяльные флюсы

Флюс — это вещество, с помощью которого удаляют оксидную пленку, уменьшают поверхностное натяжение и улучшают растекаемость припоя. Он также защищает зону нагрева от воздействия внешней среды. Благодаря флюсу соединения получаются прочными и блестящими. Свойство смачиваемости позволяет применять его для пайки волной припоя.

Отмывочные жидкости на водной основе

Эти растворы применяют для удаления стойких остатков (жженый флюс, масло и канифоль) со сварочных инструментов, циклонов, светильников и трубок конденсатора. В отличие от щелочных составов, отмывочные жидкости на водной основе подходят для чувствительных материалов из алюминиевого сплава, искусственного камня и стекловолокна.

Данные средства эффективны, совместимы с различными веществами, не содержат галогенов, имеют слабый запах и не образуют пену. Благодаря этим свойствам их широко используют в ультразвуковых ваннах для очистки печатных плат, при распылении, замачивании и ручной отмывке. Срок службы таких средств в 3–10 раз дольше по сравнению с традиционными составами на основе ПАВ (поверхностно-активных веществ).

Клей для поверхностного монтажа (SMT)

Основой клея для поверхностного монтажа является эпоксидная смола. В отличие от паяльной пасты, такой адгезив мгновенно затвердевает после предварительного нагрева до 150℃. Клей SMT выпускают в виде красного геля. Он отличается быстрым отверждением, высокой термостойкостью и хорошими электрическими характеристиками, что обеспечивает качественное соединение при пайке.

Теплопроводящие прокладки

Эти специальные материалы располагают между элементами конструкции, которые выделяют тепло, и радиатором. Они способствуют регулированию температуры. Прокладки отводят тепло от уязвимых участков печатной платы и защищают их от перегрева, который может стать причиной поломки или повреждения устройства.

Разновидности теплопроводящих прокладок

Для регулирования температуры в конструкциях печатных плат применяют следующие виды термопрокладок:

• Силиконовые. Они отличаются гибкостью, что позволяет легко использовать их в труднодоступных местах. Кроме того, такие прокладки обеспечивают электроизоляцию и имеют хорошую теплопроводность. Это делает их подходящими для применения общего назначения: в компьютерах и смартфонах. Силиконовые прокладки — оптимальный вариант для баланса между электрической защитой и рассеиванием тепла.
• Графитовые. Данный материал обладает большей теплопроводностью относительно силикона. Поэтому графитовые термопрокладки отлично подходят для устройств с высокой производительностью. Например, для игровых ПК или графических карт, которые выделяют много тепла. Однако стоит учитывать, что графитовые прокладки не обеспечивают электроизоляцию — применять их в конструкциях с чувствительными компонентами следует с осторожностью.
• На металлической основе. Для оборудования высокой мощности или промышленной техники предпочтительнее использовать именно такие термопрокладки. Их изготавливают преимущественно из меди или алюминия. Они обеспечивают отличную теплопроводность и эффективно защищают энергоемкие компоненты от перегрева. Однако такие прокладки могут быть менее гибкими по сравнению с аналогами, поэтому обычно их применяют в жестких или крупных устройствах.

Материалы для изготовления микрошлифов

В производственных процессах микрошлифов также используются специфические материалы:

• Смолы для холодной заливки. Обеспечивают надежную фиксацию образцов.
• Шлифовальная бумага (шкурка). Идеальна для обработки различных поверхностей.
• Держатель-клипса для образцов. Удобен для удерживания и фиксации деталей во время работы.
• Формы для заливки шлифов. Обеспечивают стабильность и точность получаемых образцов.
• Алмазные суспензии на водной основе. Гарантируют превосходную обработку благодаря высокой прочности алмаза.

СВЧ-поглотители и эластомеры

СВЧ-поглотители и эластомеры используются для защиты компонентов и снижения радиошумов.

Материалы для очистки поверхности от пыли

Поддержание чистоты рабочего места крайне важно. Для этого можно использовать:

• Ручные ролики. Для быстрой очистки поверхностей от пыли и загрязнений.
• Адгезивные листы бумаги. Эффективны для удаления частиц пыли.
• Адгезивные валики на бумажной основе. Позволяют сохранить рабочее место в порядке.

Эти материалы обеспечивают нужный уровень качества и надежности в сборочно-монтажных процессах, значительно упрощая работу и повышая ее эффективность.