Информационный портал по технологиям производства электроники
Профессиональная паяльная станция для BGA-компонентов - ЭЛИНФОРМ
На главную страницу Обратная связь Карта сайта


Продвижение продукции, услуг и решений Реклама на портале
Подготовка технических и аналитических материалов, обзоры, информационный мониторинг Информационные услуги
Профессиональный перевод технических материалов: статей, инструкций, руководств, стандартов и проч. Технический перевод
Подписка на новости Подписаться на новости



Авторизация


Главная » Техническая информация » Статьи » Профессиональная паяльная станция для BGA-компонентов
09 апреля 2014

Профессиональная паяльная станция для BGA-компонентов

Впервые опубликовано в журнале «Технологии в электронной промышленности», №7/2013

Авторы: Евгений Шулика
ta@termopro.ru

Алексей Курносенко
akurnosenko@elinform.ru

Одними из наиболее сложных компонентов с точки зрения обеспечения качественной пайки по праву считаются компоненты BGA и многовыводные микросхемы с выводами в форме «крыла чайки». Большая площадь корпуса, несколько сотен выводов с малым шагом, серьезные различия в ТКР материалов корпуса BGA-компонентов и печатной платы, невозможность визуального контроля многих соединений BGA-корпуса с платой – все это предъявляет чрезвычайно высокие требования к процессу установки компонента и его пайки.

Слишком сильный или, наоборот, неполный или неравномерный прогрев корпуса компонента и печатной платы, несоблюдение времени пайки и охлаждения готового паяного соединения неизбежно приведут к появлению таких характерных дефектов, как, например, расползание шариковых выводов, холодная пайка, отсутствие смачивания контактных площадок, появление трещин и разрывов в паяном соединении, соединения в виде «песочных часов» и т. д.

Ситуация еще больше усугубляется, если у печатной платы с BGA-компонентом большие габариты, что характерно для целого ряда современных изделий электроники — от ноутбуков до телекоммуникационного оборудования. Подобные платы требуют особенно равномерного нагрева, одновременно исключающего термические деформации и перегрев.

Очевидно, что качество пайки таких компонентов можно обеспечить только в рамках контролируемого процесса предварительного нагрева, пайки и охлаждения при точной отработке заданного термопрофиля.

Как правило, считается, что для реализации данной задачи необходимо дорогостоящее, сложное зарубежное оборудование, а также оператор высокой квалификации. С обоими утверждениями можно поспорить, если обратить внимание на продукцию российской компании НТФ «Техно-Альянс Электроникс», которая уже 15 лет занимается разработкой и производством оборудования для поверхностного монтажа под маркой ТЕРМОПРО. Для решения этой задачи ТЕРМОПРО предлагает профессиональный центр пайки и ремонта сборок на печатных платах с BGA компонентами – ИК‑650 ПРО (рис. 1).


Рис. 1. Инфракрасная паяльная станция ИК‑650 ПРО.

Центр использует проверенную технологию длинноволнового ИК-нагрева. Пайка осуществляется с соблюдением термопрофиля в режиме обратной связи по температуре платы с высокой повторяемостью результата. ИК‑650 ПРО одинаково хорошо пригоден для работы как по традиционной, так и по бессвинцовой технологии. Развитые функциональные возможности позволяют применять инфракрасную паяльную станцию ИК‑650 ПРО для единичного или мелкосерийного многономенклатурного производства, а также для сервисного подразделения. В частности, помимо работы с BGA и другими многовыводными компонентами, ремонтно-паяльный центр успешно справляется с задачей групповой пайки по термопрофилю более простых компонентов поверхностного монтажа без использования печи оплавления. С помощью ИК‑650 ПРО возможна реализация операции по реболлингу BGA.

Выделим ключевые преимущества профессиональной инфракрасной паяльной станции ИК‑650 ПРО из множества решений на рынке паяльного оборудования:

  • Модульность – станция ИК‑650 состоит из блоков. Уже в базовом комплекте станция решает большинство задач пайки, а по мере роста потребностей заказчика комплектация станции может быть расширена.
  • Гибкость – модернизация станции достигается простой заменой термостола, терморегулятора, диафрагмы, добавлением воздушного охладителя, вакуумного пинцета, видеокамеры и других приспособлений, при этом обеспечивается полная совместимость компонентов аппаратной и программной части.
  • Пайка больших плат – станция особенно хорошо подходит для работы с широкоформатными платами, обеспечивая равномерность нагрева и свободный до ступ к любому компоненту, размещенному на плате.
  • Универсальность – ориентация на пайку/демонтаж практически любого компонента BGA, в том числе на демонтаж BGA с подзаливкой компаундом как по периметру, так и под корпус. Кроме того, ИК‑650 ПРО успешно работает с контактными панелями для микросхем, в том числе оснащенными массивными и теплоемкими механизмами фиксации для процессоров, при этом не делая никаких исключений для пластиковых панелей и панелей со штыревыми выводами (рис. 2).


Рис. 2. Контактная панель.

  • Точная отработка термопрофиля – обратная связь с помощью термодатчика, установленного на печатной плате, обеспечивает автоматическую отработку термопрофиля с коррекцией температуры нагревателей «на лету».
  • Собственное программное обеспечение – реализует многофункциональное компьютерное управление центром в автоматическом или ручном режимах. 
  • Надежность и функциональность – решения, примененные в конструкции станции, реализуют принцип разумной достаточности. Заказчик получает возможность выполнить практически любую пайку, не переплачивая за массивный дизайн, иностранный бренд и избыточный функционал. Станция эргономична и удобна в эксплуатации как для опытного, так и для начинающего специалиста.
  • Простота и легкость обслуживания – все процедуры технического регламента заказчик может выполнить самостоятельно за несколько минут.
  • Сертификация – все модули станции сертифицированы в качестве паяльного оборудования согласно ГОСТам РФ.
  • Бесплатная гарантия – на все оборудование предоставляется трехлетняя гарантия производителя, а также обеспечивается послегарантийное техническое обслуживание на весь срок службы оборудования.

В результате заказчик получает профессиональный ремонтно-паяльный центр с отличным соотношением цена/качество, который быстро окупит вложенные средства.

Рассмотрим состав паяльной станции ИК‑650 ПРО и особенности исполнения ее основных модулей. Главный элемент станции – верхний нагреватель (рис. 1, поз. 1). Он размещен на подвижном телескопическом штативе с четырьмя степенями свободы и снабжен поворотным лазерным указателем позиции центра BGA-компонента. Такая конструкция позволяет удобно устанавливать большие печатные платы в рабочей зоне, обеспечивая доступ нагревателя к любому посадочному месту компонента на плате.

Отметим, что верхний нагреватель работает в длинноволновом ИК-диапазоне (длина волны 2–10 мкм). В результате при пайке отсутствуют эффекты затенения, а компоненты и плата прогреваются равномерно, поскольку при такой длине волны разнородные материалы отличаются малой отражающей способностью.

Ограничение области нагрева платы достигается простой сменой диафрагм с различными размерами окон (рис. 1, поз. 4). Помимо плоских диафрагм предлагается собственная разработка ТЕРМОПРО, на которую заявлен патент – 3D-концентратор ИК-лучей. За счет специально рассчитанной фокусировки ИК-лучей применение 3D-концентратора дает пользователю три существенных преимущества при пайке BGA:

  • улучшение равномерности теплового поля обеспечивает одновременное оплавление всех шариковых выводов;
  • уменьшение размера теплового пятна снижает температуру на соседних с BGA компонентах (рис. 3);
  • увеличение расстояния между верхним нагревателем и платой улучшает обзор и удобство доступа к зоне пайки BGA.


Рис. 3. Тепловое пятно на плате при пайке: а) с плоской диафрагмой; б) с 3D-концентратором ИК-лучей.

Не менее важным узлом ИК-станции является блок нижнего подогрева печатных плат. Предварительный нагрев платы по термопрофилю осуществляется с помощью термостолов различных размеров (рис. 4). Для оснащения ИК‑650 ПРО предоставляется широкая линейка взаимозаменяемых термостолов ТЕРМОПРО серии НП с различными габаритами зоны нагрева. Все термостолы могут поставляться и работать автономно, расширяя технологические возможности производства.


Рис. 4. Термостолы серии НП.

Особо можно выделить широкоформатный термостол НП 34-24 ПРО с размером нагревательной поверхности 340х240 мм (рис. 1, поз. 8). Такой размер с запасом перекрывает площадь компьютерной платы формата ATX. Равномерность распределения температуры по всей поверхности нагревателя термостола составляет не более ±4°C (при +200°C), что исключает температурную деформацию печатных плат при разогреве (рис. 5).


Рис. 5. Плата под объективом тепловизора.

На алюминиевую поверхность термостола нанесено специальное термостойкое покрытие, позволяющее оптимизировать спектр ИК-излучения в диапазоне длин волн 2–10 мкм, при этом эффективность и равномерность нагрева платы возрастают. Дополнительный вклад в равномерный нагрев вносит естественная конвекция от поверхности нагревателя к плате, которую ничто не затрудняет, ведь стекло в конструкции термостола отсутствует. Поверхность нагревателя разделена на две независимые зоны, при работе с небольшими платами можно включать лишь одну зону для экономии энергии.

Высокий запас нижнего нагревателя по мощности позволяет быстро разогреть плату до температуры +150…180°C. После этого верхний нагреватель повышает температуру в зоне пайки BGA на 50…65°C. В этом случае разница температур на плате будет небольшой, что уменьшает внутренние напряжения полученного паяного соединения, увеличивая его надежность, и не приводит к деформациям платы.

Высококачественная внутренняя теплоизоляция термостола предотвращает распространение тепла к стенкам корпуса, что увеличивает КПД и обеспечивает безопасность работы с прибором.

Печатная плата устанавливается непосредственно на нагревательную поверхность термостола с зазором. Для этого предназначены быстросъемные фторопластовые стойки – установка платы на таких стойках исключает коробление, поскольку линейное расширение платы при нагреве ничто не сдерживает. ИК‑650 ПРО поставляется с двумя видами стоек: для установки в отверстия от 2 мм и для зажима за края платы (рис. 1, поз. 10). Как дополнительное приспособление можно заказать рамочный держатель плат РД‑400 (рис. 6).


Рис. 6. Держатель плат РД400.

Динамическое управление нагревом и точное измерение температуры платы обеспечивается быстродействующими цифровыми терморегуляторами с энергонезависимой памятью температур и возможностью подключения к ПК (рис. 1, поз. 5, 9).

Температуры нагревателей и печатной платы контролируются высокотехнологичными термодатчиками на основе платиновых пленочных чувствительных элементов (рис. 1, поз. 7). Такие датчики взаимозаменяемы, не требуют калибровки и выдают более точные показания по сравнению с пирометрическими датчиками, на точность измерения которых оказывает влияние отраженное от платы ИК-излучение верхнего нагревателя. Для контроля температуры платы в базовом комплекте ИК‑650 ПРО предусмотрен один или два термодатчика. Для опционального увеличения числа точек контроля температуры к ИК‑650 ПРО можно подключить сертифицированное трехканальное средство измерения военного назначения ТЕРМОСКОП ТА‑570 М (рис. 7).


Рис. 7. Трехканальный измеритель температуры.

После пайки безопасное и контролируемое охлаждение платы реализуется при помощи управляемого воздушного охладителя (рис. 1, поз. 11). Он обеспечивает автоматическую поддержку заданной термопрофилем скорости охлаждения, способствуя правильной кристаллизации припоя, что не всегда встречается в дорогой продукции зарубежного производства.

Еще две интересные опции – USB-видео микроскоп и вакуумный пинцет. Система может работать практически с любой DirectShow-совместимой видеокамерой. С помощью микроскопа осуществляется визуальный контроль пайки по термопрофилю и автоматическая либо ручная видеозапись процесса пайки/демонтажа в файл, а также выполняются снимки с увеличением. Вакуумный пинцет (рис. 1, поз. 12) с присосками разного размера позволяет удобно устанавливать или демонтировать BGA-компонент после отпайки.

Страницы статьи: 1  2 

Оцените материал

Оценка полезности информации:
Оценка полноты информации:  
Оценка изложения информации:  
Комментарий:  
 



Новое на форуме

фильмы торрент без регистрации
фильмы торрент скачать бесплатно
Mangosteen Slim (Мангустин Слим) Сироп Для Похудения Отзывы, Инструкция, Где Купить Mangosteen Slim
Тест на способность человека

Последние новости

Каталоги компании Ingun теперь доступны в телефоне в офлайн режиме
подробнее
АФАР Росэлектроники способны повторять форму объекта-носителя
подробнее
3D моделирование соединителей Amphenol RF
подробнее
Компания Altway впервые на «ЭкспоЭлектронике»
подробнее
Осциллографы Tektronix TBS2000 включены в Государственный реестр
подробнее
Компании «ПриСТ» и «РОДЕ и ШВАРЦ РУС» подписали дистрибьюторское соглашение о продаже приборов, входящих в группу Value Instruments
подробнее
Компания «Авантех» единственный официальный дистрибьютер паяльных материалов AIM Solder в России
подробнее
© “Элинформ” 2007-2017.
Информационный портал для производителей электроники:
монтаж печатных плат, бессвинцовые технологии, поверхностный монтаж, производство электроники, автоматизация производства