RU2047286C1

RU2047286C1 - Method for wiring radio elements on printed circuit board

Info

Publication number: RU2047286C1
Authority: RU
Inventors: К.А. Анучкина
Original assignee: Волжское объединение по производству легковых автомобилей "АвтоВАЗ"
Priority date: 1992-08-26
Filing date: 1992-08-26
Publication date: 1995-10-27

Abstract

FIELD: radio electronics. SUBSTANCE: method involves positioning of radio element terminals in wiring holes of printed circuit board, generation of coaxial microscopic chambers, which are insulated from one another, above wiring holes of printed circuit board, rub of soldering paste to said chambers and wiring holes of printed circuit board, application of precise microscopic melding- soldering to soldering paste and application of excess pressure to each chamber by means of pulse heating. EFFECT: environment protection, safety of soldering, decreased use of solder, decreased use of electric power, simplified hardware for operation. 2 dwg

Description

Изобретение относится к радиоэлектронной промышленности и может быть использовано при монтажной пайке радиоэлементов, установленных выводами в монтажные отверстия печатной платы. The invention relates to the electronics industry and can be used for mounting soldering of radio elements installed by the findings in the mounting holes of the printed circuit board.

Известен способ монтажа радиоэлементов на плате (авт. св. СССР N 1461368, кл. Н 05 К 3/34), при котором на монтажные контактные площадки плат наносят слой паяльной пасты и частицы из тугоплавкого материала, затем устанавливают радиоэлементы с планарными выводами и осуществляют их пайку оплавлением на установке групповой пайки УП-2. A known method of mounting radio elements on a circuit board (ed. St. USSR N 1461368, class N 05 K 3/34), in which a layer of solder paste and particles of refractory material are applied to the mounting contact pads of the circuit boards, then radio elements with planar leads are installed and carried out their soldering by reflow at the unit of group soldering UP-2.

Данный способ применим для выполнения пайки плат, которые конструктивно разработаны под монтаж безвыходных радиоэлементов и элементов с планарными выводами, и не применим для пайки печатных плат другой конструкции. This method is applicable to solder circuit boards, which are structurally designed for the installation of hopeless radio elements and elements with planar leads, and is not applicable for soldering printed circuit boards of a different design.

Наиболее близким к изобретению является способ монтажа радиоэлементов, при котором их устанавливают выводами в монтажные отверстия печатной платы и осуществляют механизированную макропайку волной расплавленного припоя. Этот способ осуществляется при эксплуатации устройства пайки и лужения волной расплавленного припоя. Closest to the invention is a method of mounting radio elements, in which they are installed with leads in the mounting holes of the printed circuit board and mechanized macrosoldering is performed by a wave of molten solder. This method is carried out during operation of the device soldering and tinning wave of molten solder.

Однако данный способ является опасным, так как работать приходится вблизи большой массы расплавленного припоя (в среднем 250 кг), экологически грязным, так как он сопровождается интенсивным испарением оловяно-свинцового припоя со значительной открытой поверхности расплавленного припоя (500/700 мм²), требует значительного расхода припоя, поскольку в процессе пайки происходит увеличение слоя припоя на луженых проводниках печатной платы, и, следовательно, увеличение веса изделий. Кроме того, этот способ предусматривает большой процент потерь используемого припоя в отходы вследствие образования шлаков при контакте поверхности расплавленного припоя с кислородом воздуха и необходимости полной замены припоя в установке при превышении в нем содержания загрязнений от растворяющихся металлов. К тому же этот способ требует значительных затрат на обслуживание и ремонт оборудования.However, this method is dangerous, since it is necessary to work near a large mass of molten solder (on average 250 kg), environmentally dirty, since it is accompanied by intensive evaporation of tin-lead solder from a significant open surface of the molten solder (500/700 mm ² ), it requires significant consumption of solder, because in the process of soldering, an increase in the layer of solder on the tinned conductors of the printed circuit board, and, consequently, an increase in the weight of the products. In addition, this method provides a large percentage of losses of the solder used in the waste due to the formation of slag when the surface of the molten solder comes in contact with atmospheric oxygen and the need to completely replace the solder in the installation when it exceeds the contaminant content of dissolving metals. In addition, this method requires significant costs for maintenance and repair of equipment.

Цель изобретения повышение экологической чистоты операции пайки и ее безопасности, снижение расхода припоя и электроэнергии, а также затрат на обслуживание оборудования. The purpose of the invention is to increase the environmental cleanliness of the soldering operation and its safety, reducing the consumption of solder and electricity, as well as the cost of servicing equipment.

Для этого в способе монтажа радиоэлементов на плате, включающем установку выводов радиоэлементов в монтажные отверстия печатной платы и их механизированную пайку, над монтажными отверстиями печатной платы соосно с ними в материале, несмачиваемом горячим расплавленным припоем материале, создают глухие микрополости, изолированные друг от друга, втирают в микрополости и в монтажные отверстия платы паяльную пасту, создают прецизионные микроплавки-пайки паяльной пасты и повышенное давление в каждой глухой микрополости при помощи импульсного нагрева, заполняют монтажные отверстия платы расплавленным припоем и охлаждают печатную плату воздействием хладагента, при этом паяльную пасту втирают до установки облученных выводов радиоэлементов в печатную плату. To do this, in a method of mounting radio elements on a circuit board, including installing the terminals of the radio elements in the mounting holes of the printed circuit board and their mechanized soldering, above the mounting holes of the printed circuit board coaxially with them in the material that is not wetted by the hot molten solder material, deaf microcavities are insulated, rubbed in the microcavity and in the mounting holes of the solder paste board, create precision microfusion-soldering of the solder paste and increased pressure in each deaf microcavity with the help of a pulse th heating, fill the hole board mounting with solder melted and cooled refrigerant PCB exposure, the solder paste is rubbed until the installation of radio terminals exposed to the PCB.

Сопоставительный анализ показывает, что предлагаемый способ отличается от известного тем, что макропайку волной расплавленного припоя разделяют на прецизионные микроплавки-пайки при помощи создания над монтажными отверстиями печатной платы соосных с отверстиями и изолированных друг от друга глухих микрополостей в несмачиваемом горячим расплавленным припоем материале. Comparative analysis shows that the proposed method differs from the known one in that macro wave soldering is divided into precision microfuse-solders by creating coaxial with holes and isolated from each other deaf micro cavities in a non-wettable hot molten solder material over the mounting holes of the printed circuit board.

Предлагаемый способ создает смачивание, растекание припоя и совершение выделяющимися при плавке газами работы по заполнению припоем монтажных отверстий. Качество паек обеспечивается качеством подготовки печатной платы и радиоэлементов к монтажу, а также качеством применяемых материалов и соблюдением технологических режимов нагрева и охлаждения. The proposed method creates wetting, spreading of the solder and the execution of the gases emitted during melting work to fill the mounting holes with solder. The quality of the rations is ensured by the quality of preparation of the printed circuit board and radio elements for installation, as well as the quality of the materials used and the observance of the technological modes of heating and cooling.

На фиг. 1 и 2 представлен один из узлов прецизионной микроплавки-пайки до нагревания и после нагревания соответственно. In FIG. 1 and 2 show one of the units of precision microfusion-brazing before heating and after heating, respectively.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом. The proposed method is implemented as follows.

Подготавливают печатную плату 1 к монтажу: обезжиривают, сушат. Выводы 2 радиоэлементов 3 100% лудят, формуют, обрезают. Любым способом создают над монтажными отверстиями 4 с луженными поверхностями стенок 5 и контактных площадок 6 печатной платы 1 соосно с отверстиями 4 изолированные друг от друга глухие микрополости 7 в несмачиваемом расплавленным припоем материале 8, изолированные друг от друга. Путем втирания вводят в глухие микрополости 7 и монтажные отверстия 4 печатной платы 1 паяльную пасту 9 на основе порошка оловянно-свинцового припоя ПОС-61. Затем устанавливают в печатную плату радиоэлементы 3, обеспечивая их фиксацию. Далее подвергают нагреву печатную плату 1 и выводы 2, в то же время нагревается до расплавления паяльная паста 9 и полуда на луженых поверхностях выводов 2 и монтажных отверстий 4. Выплавленный из паяльной пасты, находящейся в глухих микрополостях 7, припой 10 смачивает луженые поверхности 11 выводов 2, стенки 5 отверстий 4 и контактные площадки 6 печатной платы, а выделяющиеся при микроплавке-пайке газы, скапливаясь в глухих микрополостях над монтажными отверстиями, создают повышенное давление. Под действием этого давления собственного веса, а также растекания жидкого горячего припоя 10 по луженым поверхностям, припой заполняет зазоры монтажных отверстий печатной платы. Таким образом создают формирование паек. В целях исключения перегрева мест спая и сокращения времени влияния высоких температур на радиоэлементы сразу по окончании действия импульсного тока пайки охлаждают путем передачи на них воздействия низких температур (ниже температуры плавления припоя) от хладагента, находящегося в газообразной или жидкой фазе. Prepare the circuit board 1 for installation: degrease, dry. Conclusions 2 radioelements 3 100% tinned, molded, cut. In any way, create above the mounting holes 4 with tinned surfaces of the walls 5 and contact pads 6 of the printed circuit board 1 coaxially with the holes 4, deaf micro cavities 7 isolated from each other in non-wettable molten solder material 8, isolated from each other. By rubbing into the blind microcavities 7 and mounting holes 4 of the printed circuit board 1, solder paste 9 based on POS-61 tin-lead solder powder is introduced. Then, the radio elements 3 are installed in the printed circuit board, ensuring their fixation. Next, the printed circuit board 1 and the terminals 2 are heated, while the solder paste 9 and the heats on the tin surfaces of the terminals 2 and mounting holes 4 are heated until melted. Smelted from the solder paste located in the blind micro cavities 7, the solder 10 moistens the tinned surfaces of the 11 terminals 2, the walls 5 of the holes 4 and the contact pads 6 of the printed circuit board, and the gases released during microfusion-soldering, accumulating in deaf microcavities above the mounting holes, create increased pressure. Under the influence of this pressure of its own weight, as well as the spreading of liquid hot solder 10 over tinned surfaces, the solder fills the gaps of the mounting holes of the printed circuit board. Thus, the formation of rations is created. In order to avoid overheating of the junction points and to reduce the time of the influence of high temperatures on the radioelements, immediately after the end of the pulse current, the solders are cooled by transferring to them the effect of low temperatures (below the melting point of the solder) from the refrigerant in the gaseous or liquid phase.

Предлагаемый способ монтажа позволяет снизить расход припоя на пайку печатных плат до минимума, отказаться от сложного, энергоемкого и трудоемкого в обслуживании и опасного в эксплуатации оборудования и ликвидировать открытый источник экологически грязных испарений припоя. Локализация в глухих микрополостях выделяющихся при плавке припоя газов с последующим их охлаждением способствует снижению до минимума попадания тяжелых металлов в вентиляционные потоки и далее в атмосферу. The proposed installation method allows to reduce the consumption of solder for soldering printed circuit boards to a minimum, to abandon complex, energy-intensive and time-consuming to maintain and dangerous to operate equipment and eliminate the open source of environmentally dirty fumes of solder. Localization in the deaf microcavities of the gases released during the solder melting with their subsequent cooling helps to reduce to a minimum the ingress of heavy metals into ventilation flows and further into the atmosphere.

Claims

METHOD FOR MOUNTING RADIO ELEMENTS ON THE BOARD, in which the leads of the radio elements are installed in the mounting holes of the printed circuit board and mechanized soldering is carried out, characterized in that they create coaxial deaf microcavities coaxial with them in the non-wettable molten solder material and rubbed into the material, which are rubbed into the material that is not wetted by the molten solder microcavities and solder paste into the mounting holes of the board, create precision microfusion-soldering of the solder paste and increased pressure in each microcavity using pulses heating the meat is filled with the mounting holes of the PCB and the molten solder is cooled PCB Impulsive refrigerant, the solder paste rubbed to install radioelements tin-plated pins in a printed circuit board.