В современном производстве электроники широко используется проведение пайки методом оплавления припоя. При этом могут применяться различные способы, однако самыми распространенными считаются инфракрасный нагрев и конвекционная пайка (нагрев осуществляется с помощью горячего воздуха).

      Важнейшей характеристикой печи оплавления припоя является возможность создания оптимального температурного профиля оплавления. Именно температурный профиль отвечает за соблюдение таких важных характеристик изделия, как равномерное распределение тепла по площади печатной платы, способность припойной пасты к смачиванию, очищающая способность флюса, прочность паяных соединений, плоскостность печатной платы, уровень остаточных напряжений после пайки.

      Температурный профиль представляет собой зависимость температуры нагрева в рабочей камере печи от времени нагрева. В стандартном термопрофиле принято выделять четыре основных этапа:

• Предварительный нагрев;
• Активация флюса;
• Оплавление;
• Охлаждение.

      Для конвекционной пайки характерно применение печей оплавления камерного или конвейерного типа. В камерных печах отработка термопрофиля пайки осуществляется с помощью изменения температуры внутри рабочей камеры. Этот способ не позволяет достичь высокой точности термопрофиля. В конвейерных же печах плата перемещается из одной рабочей зоны с определенной температурой в другую, за счет чего достигается высокая точность термопрофиля и, как следствие, повышается качество пайки. В ряде печей предусмотрена возможность пайки в среде инертных газов. Это позволяет избежать окисления в процессе пайки. Однако прежде чем выбрать такой способ пайки, следует тщательно взвесить все «за» и «против». Ведь в большинстве случаев для пайки достаточно нескольких минут, за которые процесс окисления просто не успеет произойти, а пайка в инертной среде требует большого расхода инертных газов и, как следствие, влечет за собой удорожание всего процесса сборки в целом.

      При выборе конвекционных печей оплавления припоя следует уделять внимание следующим основным параметрам:

• Ширина конвейера (для конвейерных печей) (до 460 мм).
• Площадь рабочей камеры (для камерных печей) (до 350х500 мм).
• Максимальная рабочая температура (до 350 градусов).
• Количество зон нагрева (от 3 до 12).
• Длина печи (от 1 до 6 метров).

      При подборе печей оплавления припоя можно использовать следующий алгоритм. Размеры печи подбирают исходя из мощности оборудования. Имея расчетное время сборки платы, можно узнать минимальную скорость конвейера и затем – длину рабочей зоны печи, равную времени оплавления умноженному на минимальную скорость конвейера. Время оплавления для бессвинцовой технологии равно 9 минут, а для свинцовой – 7 минут. Полученная таким образом длина рабочей зоны оплавления является одним из основных параметров выбора печи. Число рабочих зон следует выбирать максимально возможное, ведь от их количества зависит точность настройки термопрофиля и качества сборки в целом.

       В основном печи различаются технологией, с помощью которой возникает нагрев и поддерживается одинаковая температура в рабочих зонах. Чем выше точность поддержания температуры, тем выше и стоимость оборудования. Поэтому если вы планируете обрабатывать в печи платы небольшой теплоемкость (ДПП толщиной до 1, 5 мм, небольшие заготовки), то можно выбирать более простые печи, так как возникающий градиент температуры не сможет вызвать значительных дефектов при пайке. Если же вы планируете паять большие по площади платы. Или платы толщиной более 1, 5 мм, или многослойные платы, то лучше приобретать более дорогие и качественные печи, чтобы избежать проблем с неравномерным оплавлением на разных участках платы.

      В последние годы все более популярным становится процесс пайки с применением бессвинцовых припоев. Первыми применение таких припоев начали японские производители, традиционно уделяющие большое внимание экологичности процесса производства. Однако бессвинцовые припои не только позволяют уменьшить вред, наносимый окружающей среде, но и добиться более высокого качества сборки печатных плат. Однако на сегодняшний день применение бессвинцовых припоев не получило повсеместного распространения из-за ряда сложностей, возникающих при их использовании. В первую очередь это относится к оборудованию для оплавления припоя.

      Из-за того, что бессвинцовые припои имеют более высокую температуру пайки, печи оплавления припоя должны обеспечивать более узкую границу термопрофиля, что далеко не всегда возможно. Оборудование, предназначенное для работы с бессвинцовыми припоями должно иметь термодатчики по всей площади нагрева.

      Главное при использовании бессвинцовых припойных паст – уменьшение разницы температур между различными участками платы. Это может достигаться несколькими способами:

• Увеличением времени предварительного нагрева.
• Увеличением температуры предварительного нагрева.
• Использование трапециевидного термопрофиля.

Трапециевидный термопрофиль

      Именно последний способ широко используется в современных печах оплавления припоя и позволяет снизить разницу температур до 8 градусов, что считается допустимым и приемлемым.