Преформы Indium: современные решения для сборки электронных устройств

Вячеслав Ковенский

Преформы — это изделия из металлических
сплавов с точным объемом припоя в каждой
штуке. Они отличаются по размеру, типу
сплава, наличию флюса на поверхности (рис. 1) и могут иметь практически любую плоскую геометрическую форму. Наряду со стандартными видами (диски,
квадраты, многоугольники, рамки, кольца) возможно
изготовление преформ в виде матриц из единиц любой формы, а также уникальных изделий по специальным чертежам под конкретную задачу.

Размер преформ практически не ограничен и определяется в основном стоящей задачей. Минимальный
размер ширины вырубки составляет 0,254 мм.

Наравне с размерами и видом преформ их важной
характеристикой является сплав. Именно он во многом определяет уникальность таких технологических
решений. Производственные возможности компании
Indium позволяют изготавливать преформы из различных сплавов с температурой ликвидуса в пределах +47…+1063 °С. В настоящее время в ассортименте доступных сплавов 200 типов из пяти семейств.
Наиболее популярные из них приведены в таблице.

Таблица. Наиболее популярные сплавы производства компании Indium

Еще одной важной отличительной особенностью
преформ является возможность их покрытия тонким слоем флюса, что позволяет исключить дополнительное флюсование перед пайкой и уменьшить
количество его остатков после пайки. В совокупности с возможностью использования сплавов с различными характеристиками и создания практически
любой геометрической формы это позволяет применять преформы для самых разнообразных задач.
Рассмотрим некоторые задачи, решение которых
можно оптимизировать с применением преформ
Indium.

Оптимизация процесса сборки
печатных узлов с наличием
поверхностно-монтируемых
и выводных компонентов

В настоящее время для одновременной пайки выводных и поверхностно-монтируемых компонентов находит применение технология Pin-in-Paste.
Она позволяет совместить в единый процесс сборку
поверхностно-монтируемых и выводных компонентов. Такой метод сборки характеризуется высокой
производительностью и не требует значительных капиталовложений в обновление парка оборудования.
Подробно технология Pin-in-Paste рассмотрена
в [1]. Основная сложность этой технологии заключается в том, что в ряде случаев получить
требуемое количество припоя для каждого вывода компонента затруднительно (рис. 2).

Применение преформ может улучшить технологию Pin-in-Paste и обеспечить требуемое
количество припоя в каждой точке пайки.
Такое решение позволяет:

• обеспечить стабильную и качественную
  пайку выводных компонентов (рис. 3);
• исключить дефекты, возможные в случае
  избытка паяльной пасты;
• повысить производительность и гибкость
  сборки печатных узлов;
• исключить применение ступенчатых трафаретов;
• минимизировать расход паяльной пасты.

Увеличение количества
припоя для пайки
поверхностно-монтируемых
компонентов

В ряде случаев на печатном узле можно
встретить элементы, требующие большего
количество припоя, чем все остальные компоненты (рис. 4). Например, если на плате
установлены микросхемы с мелким шагом
и транзисторы с большими контактными площадками. Для увеличения количества припоя
и обеспечения надежной пайки таких компонентов эффективным технологическим решением могут быть преформы.

Создание высокои низкотемпературных
паяных соединений
на одном печатном узле

В ряде случаев сборка печатного узла требует ступенчатой пайки, т. е. пайки компонентов
печатного узла в различные периоды времени
при различных температурах.

Примеры таких задач:

• монтаж компонентов, не допускающих нагрев до стандартных температур оплавления припоев SnPb, SnPbAg или SAC;
• дополнительные операции сборки печатных
  узлов, не допускающие нагрева печатного
  узла до температуры плавления стандартных
  припоев;
• монтаж компонентов с высокими рабочими температурами, требующими припоев
  с более высокими температурами плавления, чем SnPb, SnPbAg или SAC.

Для решения задач, где требуются низкие температуры пайки, подойдут преформы из низкотемпературных сплавов на основе висмута
и индия (рис. 5). Высокотемпературные решения могут быть реализованы с использованием
преформ из сплавов с высоким содержанием
свинца или золота.

Пайка экранов
или иных металлических
деталей печатного узла

Экраны и некоторые детали печатного узла
зачастую имеют уникальную форму контактной поверхности (рис. 6). Нанесение пасты для
пайки таких компонентов в ряде случаев может быть затруднительно. Благодаря широкому спектру геометрических форм и наличию
доступных сплавов крепление таких деталей
к печатному узлу может быть оптимизировано
именно с применением преформ.

Пайка выводных компонентов
с любым количеством выводов
и порядком их расположения

Разъемы с большим количеством выводов
присутствуют на многих современных печатных узлах (рис. 7). Пайка таких разъемов выполняется волной или вручную, что не всегда
технологично и эффективно. Решить эту проблему можно с помощью специальных преформ, покрытых флюсом.

Заключение

Преформы позволяют оптимизировать ряд
технологических задач, и в статье мы рассмотрели только некоторые типовые применения.
Наряду с преформами продукция компании
Indium включает в себя и другие специализированные решения для задач в области пайки.

Литература

1. Завалко А. Технология Pin-in-Paste //
   Поверхностный монтаж. 2009. № 4 (78).