Монтаж плат с использованием трафарета и паяльной пасты

Применение компонентов поверхностного монтажа значительно повышает технологичность платы. Мы подготовили видеоурок об установке SMD-компонентов при помощи паяльной пасты и трафарета. Собирать будем нашу плату EduBoard.

EduBoard

Применение паяльной пасты в монтаже

Паяльная паста по сути смесь гранул припоя и флюса. Если нанести ее контактные площадки, установить элементы, а затем оплавить можно увеличить производительность и качество сборки. Продается она вот в таком виде:

Паяльная паста

В промышленных условиях ее наносят при помощи латунных трафаретов, установленных в специальные принтеры, затем автомат расставляет компоненты и производится оплавление в инфракрасной печи. Но все это очень дорого и мы решили попытаться использовать этот метод в условиях нашего маленького монтажного участка. Сразу нужно сказать, что метод применим только для плат с нанесенной маской.

Заказ трафаретов

Их можно заказать при заказе самих плат на том же производстве. В этом случае вам изготовят трафарет из латуни толщиной 0.1-0.15мм. Доверьтесь технологам — они сами подберут вам нужную толщину, которая, кстати, крайне критична.

Латунный трафарет

Стоит такой трафарет около 200 рублей за один квадратный дециметр, но еще вам придется заплатить за изготовление фотошаблона и в итоге наш трафарет обошелся нам в 1200 рублей. Его изготовление мы заказывали в Екатеринбургской фирме Техносвязь. У него есть только один недостаток — так как материал из которого он изготавливается поставляется в рулонах, то и трафарет слегка выгнут. А это доставляет немало неудобств с которыми приходится мириться.
Мы пытались избежать этой дорогостоящей покупки и изготовить трафареты из плотной бумаги. За помощь в этом мы выражаем благодарность нашим партнерам, занимающимся лазерной резкой. Они изготовили для нас несколько версий трафаретов.
В первой партии трафаретов выводы микросхем были разделены, образуя апертуры шириной 0,3-0,4мм. Из-за того, что бумага имела толщину 0,3мм паста просто застревала в прорезях и использовать его было невозможно.

Бумажный трафарет с разделенными выводами

В другой партии мы попытались сгруппировать выводы. Обычно при ручном нанесении паяльной пасты на ряды выводов микросхем в SOIC-корпусах наносят единую «колбаску» пасты и все прекрасно запаивается. Но для более мелких микросхем это не работает и выводы нещадно слипаются.

Бумажный трафарет с объединенными выводами

Помимо прочего бумага впитывает жидкость из пасты и постепенно бумажный трафарет приходит в негодность.
Тем не менее компоненты в корпусах 0805 или крупные микросхемы запаиваются отлично. Если нужно спаять небольшую партию простых плат, то бумажный трафарет все-таки вполне можно использовать.

Нанесение пасты

Это самый ответственный этап. На производстве для этого применяются трафаретные принтеры. Он представляет собой рамку на которую натягивается трафарет, и которая может опускаться и подниматься над платой.
Если вы тоже планируете наносить пасту прикладывая трафарет в ручную, то очень внимательно следите за следующем:

• трафарет должен быть МАКСИМАЛЬНО точно совмещен с контактными площадками и не должен смещаться во время нанесения
• трафарет должен плотно прилегать к плате по всей поверхности
• паста перед нанесением должна быть разогрета до комнатной температуры и хорошо размешана
• поста должна быть достаточно влажной
• поднимать трафарет нужно как можно аккуратнее, чтобы он не смазал пасту

Сама техника нанесения пасты хорошо показана на видео:

После нанесения паста должна остаться на плате в виде аккуратных столбиков. Через некоторое время после нанесения (если компоненты не напаяли сразу) может сложиться впечатление, что паста растеклась и выводы слиплись. При этом оплавление происходит нормально и у меня сложилось впечатление, что растекается не паста, а именно припой.

Плата с нанесенной пастой

Расстановка компонентов

При расстановке компонентов особое внимание следует уделять крупным компонентам с большим количеством выводов. Остальные элементы (например, в корпусе 0805) при установке, за счет сил поверхностного натяжения, сами отлично выравниваются на контактных площадках.

Повторюсь, что хоть и кажется, что все выводы микросхем слиплись — это не так:

Компоненты установлены на пасту

Оплавление пасты

На предприятиях оплавление, обычно производят в ИК-печах и у нас она тоже есть, но мы хотели показать, что это можно сделать и при помощи фена. Производительность, конечно, ниже, но наша задача повторить заводское качество с минимальными затратами. Остальное на видео:

В итоге пайки получаются очень аккуратными, с одинаковым количеством припоя. Такой способ гораздо менее требователен к способностям монтажника и обеспечивает высокое качество. Вот фото некоторых элементов:

Запаянные выводы FT232RL (шаг и ширина выводов 0,3мм)

Запаянный МК Atmega8

Элементы в корпусе 0805

Установка выводных элементов

В дополнение мы покажем, как мы запаиваем выводные компоненты с использованием трубчатого припоя:

При незначительной тренировке можно добиться высокого качества — главное дозирование припоя и время пайки:

Выводной монтаж

SMD-монтаж на заводе

Описание тех же операций, но в условиях завода, вы можете почитать здесь.

Мы будем очень рады, если вы поддержите наш ресурс и посетите магазин наших товаров shop.customelectronics.ru.