Obwody drukowane. Zalety obwodów drukowanych c.d.: - przejrzystość montażu, - skróceni czasu kontroli i testowania obwodów,

Transkrypt

1 Obwody drukowane Obwód drukowany płytka izolacyjna z naniesionym układem połączeń elektrycznych, pól lutowniczych i stykowych oraz innych wytworzonych metodą trawienia folii miedzianej. Obwody drukowane w sprzęcie elektronicznym spełniają dwie podstawowe funkcje: mocują mechanicznie podzespoły elektroniczne oraz tworzą połączenia elektryczne między nimi. Zalety obwodów drukowanych: - niskie koszty wytwarzania (niezależne od ilości połączeń na płytce), - duża powtarzalność wytworzonych obwodów, - niski koszt montażu elementów elektronicznych, - mały ciężar (eliminacja wielu elementów konstrukcyjnych), - możliwość wykorzystania oprogramowania CAD, CAM do sporządzania dokumentacji oraz sterowania i zarządzania produkcją,

2 Obwody drukowane Zalety obwodów drukowanych c.d.: - przejrzystość montażu, - skróceni czasu kontroli i testowania obwodów, Wady obwodów drukowanych: - mała podatność naprawcza, - duże upakowanie elementów utrudnia chłodzenie, - zwiększona wrażliwość na wibracje i udary (płaski kształt).

3 Obwody drukowane elementy składowe - płytka izolatora (grubość 0,8-6 mm), - folia miedziana (5, 9, 17,5 35, 70, 105 µm), - pola lutownicze (pad), -ścieżki, - przelotki (via), - opis elementów, - maska lutownicza,

4 Obwody drukowane - rodzaje - jednowarstwowe, - dwuwarstwowe, - wielowarstwowe, - sztywne, - giętkie, - sztywno-giętkie,

5 Obwody drukowane metody formowania mozaiki Metoda subtraktywna

6 Obwody drukowane metody formowania mozaiki Metoda addytywna

7 Obwody drukowane obwód wielowarstwowy

8 Obwody drukowane technika montażu elementów Technika montażu mieszanego Technika montażu powierzchniowego Montaż przewlekany (PTH- Pin Throught Hole) Montaż powierzchniowy (SMT Surface Mounted Technology)

9 Obwody drukowane technika montażu elementów Przyjęcie danej techniki montażu zależy od: - wymaganej gęstości montażu, - dostępności podzespołów, - posiadanego przez wytwórcę oprzyrządowania, - wymaganych parametrów związanych zanych z rozproszeniem mocy.

10 Obwody drukowane zasady projektowania Projektowanie obwodu drukowanego jest problemem złożonym. Projektant napotyka ograniczenia związane z: - wymaganą gęstością upakowania, - minimalną szerokością ścieżek (otworów) i odległością między nimi, - wytrzymałością i odpornością mechaniczną, - koniecznością odprowadzenia ciepła, - liczbą i sposobem rozmieszczenia wyprowadzeń, - możliwościami urządzeń technologicznych (wytworzenie obwodu, jak i proces zautomatyzowanego montażu), - kompatybilnością elektromagnetyczną urządzenia (EMC).

11 Obwody drukowane zasady projektowania Rosnąca złożoność sprzętu elektronicznego, a zwłaszcza wymagania coraz większej gęstości upakowania i niezawodności, wprowadziły zmiany w metodach projektowania obwodów drukowanych. Od lat 80-tych zaczęto wykorzystywać systemy komputerowego wspomagania projektowania (CAD). Wprowadzenie tych systemów umożliwia znaczne skrócenie czasu i obniżenie kosztów przygotowania dokumentacji. Ponadto istnieje możliwość łatwego wprowadzenia zmian do projektu, co obniża czasochłonność projektowania.

12 Obwody drukowane zasady projektowania Jednym z pierwszych kroków przy projektowaniu obwodu drukowanego jest wybór sposobu montażu (powierzchniowy, przewlekany, mieszany) i sposobu lutowania. Dalsze działania sprowadzają się do analizy zagadnień związanych z budową stosowanych podzespołów, dostępnością oprzyrządowania, oraz sposobu wykonania.

13 Obwody drukowane zasady projektowania Procedura projektowania w technice powierzchniowej i przewlekanej jest podobna. Należy zwrócić uwagę na: dużą większą gęstość upakowania w technice SMT, co powoduje konieczność ograniczenia szerokościścieżek, konieczność stosowania przelotek do łączenia warstw, konieczność projektowania pól lutowniczych w celu umożliwienia automatycznego testowania płytek, należy ograniczyć szerokość ścieżek wyprowadzanych z pól lutowniczych do 1/3 szerokości pola lutowniczego (w celu wyrównania pojemności cieplnej pól lutowniczych), ścieżek nie wolno zakręcać pod kątem 90 (należy stosować kąty rozwarte), rozkład ścieżek na płytkach dwu- i wielowarstwowych powinien być zrównoważony cieplnie, każde wyprowadzenie układu scalonego do montażu SMT musi mieć indywidualne pole lutownicze

14 Obwody drukowane raster (grid) Raster tworzy umowna siatka linii poziomych i pionowych. Odległość między liniami w siatce podstawowej wynosi 2,54 mm (0,1 cala, 100 mils). Punkty lutownicze podzespołów do montażu przewlekanego należy umieszczać w węzłach siatki podstawowej. Większość elementów przewlekanych ma wyprowadzenia z rastrem podstawowym. Przy projektowaniu obwodów dla techniki montażu powierzchniowego w węzłach siatki umieszcza się środki geometryczne podzespołów SMD. Działanie takie ułatwia oprogramowanie maszyn montujących.

15 Obwody drukowane pole lutownicze (pad) Pole lutownicze jest miejscem, w którym łączy się elektrycznie i mechanicznie wyprowadzenie elementu elektronicznego ze ścieżką będącą fragmentem sieci połączeń. Kształt i forma pola lutowniczego zależy od rodzaju elementu i stosowanej techniki montażu. Pole lutownicze spełnia funkcje: umożliwia realizację połączenia lutowniczego elementu elektronicznego i obwodu (musi być wykonane z materiału o dobrej zwilżalności przez stop lutowniczy), gwarantować odpowiednią przyczepność i mechaniczną, zapewniać realizację połączenia elektrycznego. wytrzymałość

16 Obwody drukowane pole lutownicze (pad)

17 Obwody drukowane ścieżka drukowana Ścieżki w typowej płytce drukowanej stosuje się do przesyłania prądu stałego i sygnałów małej częstotliwości. Można je prowadzić w dowolny sposób zarówno na warstwach zewnętrznych jak i wewnętrznych. Rozróżnia się dwa podstawowe rodzaje ścieżek: sygnałowe i zasilające. Ścieżki sygnałowe zazwyczaj są cienkie (małe prądy), a ich szerokość wynika z technologii wytwarzania obwodu. Szerokość ścieżek zasilających wynika z dopuszczalnej obciążalności prądowej. Im szersza ścieżka tym większa przyczepność do podłoża lepsze chłodzenie. Standardowe szerokości ścieżek sygnałowych: 0,2; 0,3; 0,4 mm. Standardowe szerokości ścieżek sygnałowych: 1,5-6 mm.

18 Obwody drukowane ścieżka drukowana Rezystancja ścieżek w zależności od szerokości, grubości i temperatury.

19 Obwody drukowane ścieżka drukowana Minimalne dopuszczalne odległości ścieżek w zależności od napięcia: A częściowe wyładowanie; B powyżej 1000 m; C m; D m.

20 Obwody drukowane rozmieszczanie elementów Rozmieszczenie elementów rozpoczyna zazwyczaj zgrubne ułożenie rozmieszczenie podzespołów. Jako pierwsze rozmieszcza się elementy których położenie jest krytyczne z punktu widzenia konstrukcji urządzenia (złącza, klawisze, wyświetlacz). Jeśli wielkość i kształt płytki nie są określone preferuje się płytki o kształcie prostokąta i stosunku boków nie większym niż 2:1. Odległości między elementami wynikają zarówno z mocy jaka musi Odległości między elementami wynikają zarówno z mocy jaka musi zostać rozproszona, eliminacji przepięć jak i technologii montażu.

21 Obwody drukowane rozmieszczanie elementów, a technologia lutowania Jeśli płytka zawiera dużo podzespołów zarówno przewlekanych jak i powierzchniowych należy zastosować płytkę dwu- lub wielowarstwową. Płytkę projektuje się w taki sposób, aby na jednej stronie znajdowały się elementy wielowyprowadzeniowe oraz przewlekane. Na drugiej stronie powinny znajdować się małe podzespoły powierzchniowe (oraz wyprowadzenia elementów przewlekanych). Taka konfiguracja pozwoli zastosować do montażu jednej ze stron lutowanie rozpływowe (strona elementów wielowyprowadzeniowych), a drugiej lutowanie na fali.

22 Obwody drukowane lutowanie Lutowanie jest operacją montażową służącą do realizacji połączeń elektrycznych i mechanicznych pomiędzy podzespołami, a płytką drukowaną. Ze względu na ogromną liczbę połączeń jest to operacja mająca bezpośredni wpływ na jakość i niezawodność urządzenia. Metody lutowania Na fali Rozpływowo Ręcznie Przewlekany Mieszany I Mieszany II Powierzchniowy Wybór metody lutowania obwodu drukowanego zależy od założonej przez projektanta gęstości upakowania elementów oraz od ich typu.

23 Obwody drukowane lutowanie Lutowanie na podwójnej fali Lutowanie rozpływowe

24 Obwody drukowane lutowanie Konstrukcja punktów lutowniczych w montażu przewlekanym

25 Obwody drukowane lutowanie Konstrukcja punktów lutowniczych w montażu powierzchniowym

26 Obwody drukowane lutowanie Podczas lutowania może powstać wiele wad lutowniczych a w tym: niezwilżone powierzchnie, niedokładnie wypełnione lutowiem metalizowane otwory, mostki lutownicze. Niezwilżone powierzchnie są problemem dla technologa. Zalezą od jakości wykonania obwodu drukowanego oraz użytego podczas lutowania spoiwa lutowniczego. Pozostałe wady zależą od poprawności wykonania projektu obwodu drukowanego

27 Obwody drukowane lutowanie Lutowanie na fali elementy przewlekane Płytka z przewleczonymi złączami przesuwa się nad falą ciekłego lutu i następuje zwilżenie wyprowadzeń oraz pola lutowniczego płytki, a w przypadku otworów metalizowanych wpłynięcie lutu do otworu. Zanurzenie w ciekłym lucie blisko siebie położonych wyprowadzeń może powodować pozostanie między nimi ciekłego lutu, a po ostygnięciu uformowanie tzw. mostka. Wpływ na powstawanie mostków ma ukształtowanie i położenie pól lutowniczych i ścieżek. Znaczne zmniejszenie prawdopodobieństwa powstawania mostków lutowniczych można osiągnąć poprzez wykonanie pól lutowniczych o odpowiednich kształtach i właściwym ich usytuowaniu w stosunku do transportu płytki podczas lutowania na fali.

28 Obwody drukowane lutowanie Lutowanie na fali, c.d. Do poprawnego procesu lutowania na fali konieczna jest uporządkowana orientacja podzespołów na płytce.

29 Obwody drukowane lutowanie Lutowanie na fali elementy powierzchniowe W trakcie lutowania na fali elementy SMD są zanurzane w ciekłym lutowiu. Obudowy tych elementów muszą być odporne na narażenia cieplne. Wadą lutowania na fali elementów SMD jest efekt cieniowania powstający na skutek nieodpowiedniego umieszczenia elementów względem fali.

30 Obwody drukowane lutowanie Lutowanie na fali elementy powierzchniowe, c.d. Zaleca się równoległe ułożenie długiej osi układu scalonego w obudowie powierzchniowej typu SO w stosunku do kierunku przepływu fali, oraz prostopadłe umieszczenie długiej osi elementów dyskretnych.

31 Obwody drukowane lutowanie Lutowanie na fali elementy powierzchniowe, c.d. W celu zmniejszenia prawdopodobieństwa powstawania mostków zaleca się stosowanie tzw. pułapek są to małe prostokątne pola lutownicze umieszczone za ostatnim wyprowadzeniem układu scalonego. Układy w obudowach PLCC wymagają dwóch pułapek.

32 Obwody drukowane lutowanie Lutowanie na fali elementy powierzchniowe, c.d. Podzespoły powierzchniowe przed lutowaniem na fali muszą być klejone. Kropla kleju po umieszczeniu elementu nie może się rozlać na pola lutownicze.

33 Obwody drukowane lutowanie Lutowanie na fali przebieg procesu Obwody o małej gęstości upakowania, w których po stronie montażowej znajdują się elementy przewlekane, a po stronie lutowania małe elementy powierzchniowe lutuje się metodą pojedynczej fali. Metodę podwójnej fali stosuje się w montażu mieszanym (wariant II).

34 Obwody drukowane lutowanie Lutowanie na fali przebieg procesu Obwody o małej gęstości upakowania, w których po stronie montażowej znajdują się elementy przewlekane, a po stronie lutowania małe elementy powierzchniowe lutuje się metodą pojedynczej fali. Metodę podwójnej fali stosuje się w montażu mieszanym (wariant II).

35 Obwody drukowane lutowanie Lutowanie na fali przebieg procesu

36 Obwody drukowane lutowanie Lutowanie rozpływowe Lutowanie rozpływowe stosuje się głównie przy montażu czysto powierzchniowym. Proces lutowania poprzedzony jest operacjami dozowania pasty lutowniczej na pola lutownicze oraz ułożeniem na niej elementów SMD.

37 Obwody drukowane lutowanie Lutowanie rozpływowe, c.d. W celu przylutowania elementu do obszaru połączenia dostarczana jest energia cieplna (np. promieniowanie podczerwone), która powoduje roztopienie pasty, jej rozpływ, zwilżenie łączonych powierzchni, a po usunięciu źródła ciepła skrzepnięcie lutowia. Zjawisko rozpływu lutu ma wpływ na projekt płytki oraz geometrię pól lutowniczych. W pierwszej fazie montażu element utrzymuje się na płytce tylko dzięki lepkości pasty lutowniczej. Gwałtowne ruchy płytki mogą doprowadzić do oderwania (zgubienia elementu), lub nadmiernego przesunięcia podzespołu.

38 Obwody drukowane lutowanie Lutowanie rozpływowe, c.d. W momencie stopienia lutu pozycja elementu jest zależna od równowagi sił napięcia powierzchniowego na jego wyprowadzeniach. Jeśli przemieszczenie elementu względem pól lutowniczych nie jest duże to następuje efekt samocentrowania. Jeśli któreś z wyprowadzeń jest zanieczyszczone lub niezrównoważone cieplnie, to może wystąpić tzw. efekt nagrobkowy.

39 Obwody drukowane lutowanie Lutowanie rozpływowe, c.d. W pobliżu pola lutowniczego nie może znajdować się inny element konstrukcyjny, który jest łatwo zwilżalny przez lut. Jeśli taki element znajduje się zbyt blisko pola lutowniczego może nastąpić jego zwilżenie, zamiast zwilżenia elementów lutowanych. Obwód do lutowania rozpływowego powinien być zrównoważony cieplnie. Nie należy umieszczać (blisko siebie) podzespołów o dużych masach w jednym końcu płytki, a o małych masach w drugim. Taka płytka nie nagrzeje się równomiernie (promienniki mają niewielką pojemność cieplną). Zagadnienie równowagi cieplnej jest krytyczne szczególnie przy piecach IR. Płytka absorbuje promieniowanie zależnie od barwy i mas rozmieszczonych podzespołów. Gradient temperatur przy źle rozmieszczonych elementach może sięgać 30K, co jest niedopuszczalne.

40 Obwody drukowane lutowanie Lutowanie rozpływowe, c.d. W trakcie lutowania rozpływowego może powstać wiele wad: efekt nagrobkowy, kuleczkowanie, zły kształt menisku, wciąganie lutu na końcówki, powstawanie pustych przestrzeni w połączeniu. Wady te powinien usunąć technolog, ale projektant ma także duży wpływ na ich zminimalizowanie poprzez odpowiednio dobrane pola lutownicze, oraz rozmieszczenie elementów.

41 Obwody drukowane lutowanie

42 Obwody drukowane lutowanie Lutowanie rozpływowe, c.d.

43 Obwody drukowane lutowanie Lutowanie rozpływowe, c.d. Stosując lutowanie rozpływowe należy rozważyć współczynnik rozszerzalności cieplnej, zwłaszcza materiału obudów długich (np. złącz o dużej liczbie kołków). Różnica współczynników rozszerzalności materiałów złącza i płytki drukowanej może prowadzić do wyginania lub odkształcenia złącza w procesie lutowania lub chłodzenia. Ze względu na specyfikę lutowania rozpływowego należy przestrzegać odpowiednich zasad projektowania, między innymi łatwości dostępu medium przenoszącego ciepło (np. powietrze), do obszaru formowania połączenia.

44 Montaż przewlekany Obwody drukowane lutowanie

45 Montaż powierzchniowy Obwody drukowane lutowanie

46 Obwody drukowane lutowanie Montaż przewlekany vs. powierzchniowy

47 Montaż mieszany (wersja I) Obwody drukowane lutowanie

48 Montaż mieszany (wersja II) Obwody drukowane lutowanie

49 Obwody drukowane montaż automatyczny

50 Montaż dużych elementów Wymagania: sztywne wyprowadzenia podzespołów powinny mieć rozstawienie odpowiadające modułowi siatki obwodów drukowanych, długość wyprowadzenia przewlekanego powinna być taka, aby wystawało ono od 0,8 do 2 mm po stronie lutowania, środek ciężkości elementów powinien znajdować się jak najbliżej powierzchni płytki, wyprowadzenia podzespołów powinny być pokryte materiałami zapewniającymi dobrą lutowność przez co najmniej kilka miesięcy, wytrzymałość na wyrwanie wyprowadzenia przewlekanego wlutowanego do płytki powinna wynosić co najmniej 50 N dla elektroniki konsumenckiej oraz co najmniej 100 N dla elektroniki profesjonalnej i militarnej.

51 Lutowanie ręczne Technologia lutowania lutownicą wywodzi się z okresu poprzedzającego stosowanie obwodów drukowanych. Obecnie stosowana jest w produkcji prototypowej, naprawach i montażu uzupełniającym. Niemniej lutowanie ręczne pozostaje ważnym elementem w procesie montażu elektronicznego. Stanowi ono podstawę lutowania podzespołów nietypowych lub podzespołów, które z różnych przyczyn nie mogły zostać połączone w procesie lutowania zautomatyzowanego. Proces lutowania ręcznego jest prowadzony najczęściej na końcu linii produkcyjnej, w momencie, w którym na płytce znajduje się już większość elementów.

52 Lutowanie ręczne

53 Lutowanie ręczne Bezołowiowe lutowanie ręczne stwarza więcej problemów podczas wdrożenia niż lutowanie rozpływowe, czy lutowanie na fali. Ze względu na fakt, że lutowanie bezołowiowe odbywa się przy wyższych temperaturach (margines bezpieczeństwa jest niewielki), oraz że napięcie powierzchniowe stopu bezołowiowego jest większe od stopów SnPb jakość lutów wykonywanych ręcznie zależy w dużym stopniu od kwalifikacji i doświadczenia operatora. W normie PN-EN :2003 przedstawiono procedury lutowania w trakcie lutowania ręcznego, nie precyzując jakie stopy są wykorzystywane w tym procesie i nie rozróżniając trudności spowodowanych przejściem do lutowania stopem bezołowiowym.

54 Lutowanie ręczne Stopy do lutowania bezołowiowego nie zachowują się jak używane do 2006r. stopy Sn63Pb37. Jest to szczególnie widoczne i kłopotliwe podczas lutowania ręcznego. Stopy bezołowiowe mają wyższe temperatury topnienia niż SnPb. Stopy bezołowiowe charakteryzują się gorszą zwilżalnością i rozpływalnością wymaga to odpowiednio dłuższego czasu, więc montażysta musi pracować wolniej. W trakcie lutowania bardzo łatwo tworzą się mostki z lutu. Powierzchnia połączenia ma najczęściej matowy i ziarnisty wygląd utrudniający kontrolę jakości wykonania.

55 Lutowanie ręczne Warunkiem wykonania poprawnego połączenia lutowanego jest : dobre zwilżenie przez lut powierzchni lutowanych, dostarczenie odpowiedniej ilości ciepła do obszaru połączenia, zabezpieczenie powierzchni łączonych metali i lutu przed utlenieniem w czasie nagrzewania i lutowania (topnik). Na proces lutowania ręcznego składają się następujące operacje: oczyszczenie i nałożenie topnika, nagrzanie łączonych powierzchni powyżej temp. topnienia spoiwa, doprowadzenie lutu do obszaru połączenia, roztopienie lutu tak, aby wpłynął pomiędzy łączone powierzchnie, podtrzymanie temp. tak, aby zaszło wzajemne połączenie, chłodzenie (skrzepnięcie lutu i powstanie połączenia).

56 Lutowanie ręczne Powody braku zwilżalności przy lutowaniu lutownicą: zbyt wysoka temp. grotu (szybkie utlenianie), niedokładne oczyszczenie grota, zanieczyszczony lut (brak topnika), niedostateczne pocynowanie grota (długa przerwa, wysoka temp.), pozostawienie na dłużej grota bez spoiwa, zbyt agresywny topnik (utlenienie grota), zbyt słaby topnik (nie usuwa tlenków z grota).

57 Lutowanie ręczne Uwagi dotyczące działania topnika. Bezołowiowe druty rdzeniowe powinny zawierać topnik w ilości wynoszącej co najmniej 2% masy. Luty cynowo-ołowiowe zawierają około 1% masy. Zbyt mała ilość topnika nie gwarantuje odpowiedniej pracy. Jeśli w przypadku stopów bezołowiowych występuje zbyt wolne zwilżanie, to stosuje się druty z 3% zawartością topnika. Należy się wtedy liczyć z większą ilością pozostałości topnika po lutowaniu.

58 Lutowanie ręczne Uwagi dotyczące działania topnika, c.d. Wykonawca montażu powinien upewnić się, czy topnik jest przeznaczony do lutowania bezołowiowego i czy może być wystawiony na działanie grota o wyższej temperaturze bez wystąpienia rozprysków, nadmiernego dymienia, zwęglania lub rozkładu w czasie lutowania. Zbyt aktywne (bardziej agresywne) topniki mogą wymagać mycia zmontowanego podzespołu ze względu na korozyjne właściwości pozostałości topnika na płytce. Wiele topników opartych o kalafonię nie wymaga mycia, ponieważ ich pozostałość po lutowaniu spełnia wymagania badania rezystancji powierzchniowej i prób korozyjnych.

59 Lutowanie ręczne Uwagi dotyczące działania topnika, c.d. Bezołowiowe luty rdzeniowe różnych producentów mogą mieć topniki o różnych właściwościach. Przy wyborze drutu rdzeniowego należy wziąć pod uwagę,że: topnik nie powinien rozpryskiwać się i nadmiernie dymić w wyższych temperaturach lutowania, aktywatory topnika powinny pozwolić na prowadzenie lutowania na różnych powłokach lutownych znajdujących się na płytkach i podzespołach, topnik powinien pozostawać aktywny przez cały czas przyłożenia grota, pozostałości topnika no clean nie powinny oddziaływać korozyjnie, pozostałość topnika nie powinna ulegać zwęgleniu w wyższych temperaturach lutowania.

60 Lutowanie ręczne Przy lutowaniu ręcznym ciepło do obszaru połączenia dostarczane jest za pomocą lutownicy (grota). Dobra lutownica charakteryzuje się: stabilną (regulowaną) temperaturą grota, odpowiednią pojemnością cieplną grota, kształtem grota dobranym do lutowanych elementów, małą masą, bezpiecznym napięciem pracy, małym poborem energii.

61 Lutowanie ręczne

62 Lutowanie ręczne

63 Lutowanie ręczne

64 Lutowanie ręczne

65 Lutowanie ręczne Wady lutowania ręcznego. Ręczne lutowanie bezołowiowe stwarza wiele problemów, takich jak: ziarniste połączenia, zimne połączenia lutowane, sople i chorągiewki lutu, złe zwilżanie i wciąganie lutu, zwęglanie topnika i trudności z usuwaniem pozostałości po lutowaniu. Ziarniste połączenia najczęściej są spowodowane zbyt wysoką temperaturą grota. Zimne połączenia lutowane mogą być wywołane wieloma przyczynami, np.: zbyt niska temp. grota, nieodpowiedni (zbyt słaby) topnik. Sople i chorągiewki lutu mogą powstawać jeśli zastosuje się zbyt wysoką temperaturę lutowania lub zbyt małą ilość topnika. Zwęglenie topnika i utrudnione usuwanie mogą powstać na skutek zbyt wysokiej temperatury lutowania, oraz źle dobranego topnika.

66 Lutowanie ręczne Bezpieczeństwo pracy. Montażysta jest najbardziej narażony na szkodliwe działanie oparów zarówno z materiału lutowniczego jak i topnika. Operacja lutowania niezależnie od rodzaju stopu lutowniczego stanowią zagrożenie dla pracownika, a w przypadku stopu bezołowiowego mogą je potęgować. Rozwiązaniem problemu może być stosowanie urządzeń do miejscowego odsysania oparów. Urządzenie o dobrej jakości powinno zapewniać usuwanie cząstek o wielkości 0,3 µm i większych.

67 Mycie po procesie lutowania Koszty. Mycie gotowych wyrobów jest dodatkowym, kosztownym procesem, dlatego starannie należy rozważyć koszt tej operacji. Wprowadzając mycie należy uwzględnić koszt zakupu myjek, stałe koszty zaopatrzenia w materiały myjące, utrzymanie maszyn w ruchu, szkolenie obsługi, koszty związane z ochroną środowiska.

68 Mycie po procesie lutowania Rodzaje zanieczyszczeń. Zespoły elektroniczne powstają w szeregu procesów technologicznych, do których należą: wytrawianie obwodów, nanoszenie powłok ochronnych, montaż podzespołów i lutowanie, mycie międzyoperacyjne lub końcowe. Każdy z tych procesów może wnosić rozmaite zanieczyszczenia. Istnieją trzy podstawowe rodzaje zanieczyszczeń jakie mogą pojawić się na płytkach drukowanych: zanieczyszczenia polarne, jonowe i nieorganiczne (pozostałości topników, sole z procesów galwanicznych i trawienia, środki neutralizujące), zanieczyszczenia niepolarne, niejonowe, organiczne ( cząstki stałej kalafonii, oleje, smary, itp.), cząstki stałe zawieszone w powietrzu (cząstki żywicy i włukna szklanego z mechznicznej obróbki laminatów, kulki lutu z procesu lutowania, kurz z powietrza, itp.).

69 Ocena połączeń lutowanych W urządzeniach elektronicznych połączenie lutowane służy do mechanicznego i elektrycznego połączenia elementów. Podstawowych informacji do oceny połączenia dostarcza kontrola optyczna i badanie elektryczne. Kontrola optyczna nie daje całkowitej pewności o co do jakości połączenia nie każda wada jest widoczna. Granice dotyczące akceptacji, odrzucenia lub poprawki mogą być słabo określone, a sama ocena jest subiektywna. Badanie elektryczne zlutowanego zespołu dostarcza informacji na temat istnienia, lub braku połączenia elektrycznego oraz obecności zwarć.

70 Ocena połączeń lutowanych Mechanizmy uszkodzeń: kruchość połączenia, różnice w rozszerzalności cieplnej elementów, niekorzystna dyfuzja w połączeniu lutowanym,

71 Ocena połączeń lutowanych Czynniki oddziałujące na integralność połączenia. Liczba czynników materiałowych i technologicznych związana z procesami lutowania i mogących oddziaływać na integralność połączenia jest stosunkowo duża i obejmuje: rodzaj stopu, kompatybilność podłoża, wpływ metalizacji podzespołu, wpływ powierzchni lutowanej płytki drukowanej, oddziaływanie maski przeciwlutowniczej, parametry procesu lutowania, obecność pustych przestrzeni w połączeniu, stosowanie nadzorowania procesu.

72 Ocena połączeń lutowanych Badanie wytrzymałości mechanicznej połączeń lutowanych. Ścinanie

73 Ocena połączeń lutowanych Badanie wytrzymałości mechanicznej połączeń lutowanych. Wyrywanie

74 Literatura K. Bukat, H. Hackiewicz, Lutowanie bezołowiowe, Wydawnictwo BTC, Warszawa 2007; Z. Celiński, Materiałoznastwo elektrotechniczne, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2005; M. Rusek, J. Pasierbiński, Elementy i układy elektroniczne w pytaniach i odpowiedziach, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2006; R. Kisiel, A. Bajera, Podstawy konstrukcji urządzeń elektronicznych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1999;