Какие последствия для печатных плат несёт технология бессвинцовой пайки? Как правило, печатные платы с различными электронными компонентами в процессе электронной сборки обязательно проходят стадию пайки. Одним из известных и широко применяемых методов является пайка волной. При переходе на бессвинцовую пайку волной сборки на основе печатных плат возникают многочисленные технологические проблемы. Как и при внедрении любой новой производственной технологии в массовое производство, многие из этих вызовов можно было предвидеть и подготовиться к ним заранее. Однако некоторые проблемы не удаётся обнаружить на ранних стадиях — они проявляются только после запуска массового выпуска продукции, когда накапливается достаточный объём данных для их анализа и решения. Именно поэтому инженеры постоянно учатся в процессе внедрения технологических процессов, извлекая уроки и накапливая опыт. На самом деле технология бессвинцовой сборки не является совершенно новой. Бессвинцовая пайка волной применяется на практике уже много лет. Задолго до введения директивы RoHS инженеры-электронщики сталкивались с необходимостью использования повышенных температур пайки из-за высокой температуры плавления оловянно-серебряных припоев. Такие электронные модули разрабатывались для эксплуатации в тяжёлых условиях, и поскольку их конструкция была относительно простой, показатели выпуска продукции оставались приемлемыми. Когда директива RoHS начала действовать в основной сфере электронной сборки, первые переходные продукты также были относительно простыми — в том числе бытовая электроника. Используя односторонние или двусторонние печатные платы, инженеры применяли на паяльной стороне платы SMT-компоненты с минимальными технологическими сложностями. Переход на бессвинцовую технологию для таких узлов прошёл практически гладко, без существенных корректировок параметров процесса, первоначально настроенных для оловянно-свинцовых сплавов. Во многих случаях даже традиционные флюсы, предназначенные для оловянно-свинцовой пайки, успешно применялись и в бессвинцовом процессе. Многолетние исследования показывают, что при бессвинцовой пайке печатных плат толщиной 1,6 мм технологическое окно становится несколько более узким. Требования к предварительному нагреву меняются незначительно, и большинство существующего паяльного оборудования полностью адаптировано к новым условиям. Температура пайки может повыситься в зависимости от режима плавления, использовавшегося ранее в оловянно-свинцовом процессе. Полное заполнение сквозных отверстий бессвинцовым припоем может стать серьёзной проблемой, особенно для изделий с покрытием OSP. Время выдержки при пайке волной может увеличиться на одну-две секунды и более. Бессвинцовые сплавы хуже поддаются контролю стекания и предотвращению образования мостов между выводами, чем оловянно-свинцовые, что может вызывать проблемы при работе с мелкошаговыми компонентами. Тем не менее, для узлов с низкой сложностью большинство этих вызовов решаются путём правильной настройки параметров и применения базовых методов контроля технологического процесса. По мере перехода на бессвинцовую пайку более толстых многослойных печатных плат и сложных электронных узлов (например, плат программных коммутационных станций) различия в технологических режимах между оловянно-свинцовыми и бессвинцовыми сплавами становятся всё более заметными. Некоторые проблемы в этих областях уже проявились на практике, но ещё не получили глубокого исследования — для этого требуется база массового производства, способная предоставить необходимые данные. В настоящее время сложные узлы производятся в крупных масштабах, и основные вызовы связаны со следующими факторами: - С увеличением толщины платы сложность заполнения отверстий возрастает экспоненциально. - Большое количество слоев трасс и многочисленные заземляющие соединения ещё больше усугубляют проблемы с заполнением отверстий. - Увеличение числа сигнальных и заземляющих слоёв приводит к росту тепловой массы, что усложняет предварительный нагрев. - При использовании скребков для припоя они экранируют зоны платы, подвергаемые предварительному нагреву, ещё больше усугубляя проблемы с нагревом. Для простых печатных плат стабильный бессвинцовый процесс можно контролировать методами, применявшимися в оловянно-свинцовой пайке. При разработке массовых производств базовые методы проб и ошибок оказываются достаточными. Однако это неприменимо к сложным печатным платам. Для создания надёжного технологического процесса, способного обеспечить требования к сложным платам, необходимо глубоко понимать различия между отдельными факторами, влияющими на процесс. Далее каждый из них рассматривается отдельно.