Определение и назначение

Настоящая инструкция предназначена для оценки качества паяных соединений поверхностно – монтируемых электронных компонентов  после пайки печатных узлов методом конвекционного оплавления паяльной пасты.

Инструкция предназначена для инженеров – технологов по подготовке производства, инженеров по наладке и испытаниям, инженеров по процессам, операторов  сборочно-монтажного цеха, контролеров ОТК.

Требования инструкции  являются обязательными для  должностных лиц цеха, эксплуатирующих и обслуживающих оборудование линий поверхностного  монтажа, осуществляющих монтаж и контроль качества электронных модулей.

Термины и определения

  • Изделие электронной техники (ИЭТ) —  комплектующее изделие, предназначенное для применения в качестве элемента электрической схемы электронного устройства.
  • Поверхностно-монтируемое изделие электронной техники (ПМИ или SMD) – выводное или безвыводное  ИЭТ, конструкция которого предназначена для монтажа на контактные площадки печатной платы без предварительной подготовки: обрезки, формовки выводов.
  • Поверхностный монтаж – электромонтаж ПМИ на поверхность печатной платы с распайкой выводов или контактных поверхностей к контактным площадкам платы без использования монтажных отверстий.
  • Вывод ИЭТ – элемент конструкции корпуса ИЭТ, предназначенный для соединения соответствующего электрода с внешней электрической цепью
  • Печатный узел – печатная плата с подсоединенными к ней электрическими и механическими элементами и /или другими печатными платами и выполненными всеми процессами обработки.
  • Пайка – образование соединения с межатомными связями путем нагрева соединяемых материалов ниже температуры их оплавления, их смачивания припоем, затекания припоя в зазор и последующей его кристаллизации. Температура пайки всегда выше точки плавления для того, чтобы дать металлу большую текучесть и хорошую смачивающую способность.
  • Пайка оплавлением – пайка с дозированным количеством предварительно нанесенной паяльной пасты и последующим нагревом различными способами.
  • Смачивание — образование однородной, гладкой, не имеющей разрывов пленки припоя, прилипающей к металлу.
  •  Cмачиваемость определяется степенью загрязнения контактных поверхностей, которая непосредственно зависит от условий хранения и транспортировки.
  •  Паяемость – свойство металлической поверхности, позволяющее смачивание ее припоем.
  • Галтель припоя — поверхность, образованная припоем в процессе пайки.

Обозначения и сокращения

  •  IPC – The Institute for Interconnecting аnd Packaging  Electronic Circuits —  международная ассоциация компаний  —  производителей электроники. Область деятельности: конструирование, производство, стандартизация, сертификация в  электронной отрасли промышленности.
  •  SMD — компонент — Surface Mount  Device – компонент, монтируемый на поверхность печатной  платы                    
  •  ПП – печатная плата  
  •  КП – контактная площадка

Технические данные

Определение требований к качеству паяного соединения производится с учётом Класса изделия. Все изделия разделяются на три Класса по надёжности, долговечности, сложности, функциональным требованиям и частоте обслуживания.

При запуске в производство для каждого изделия в технологической документации указывается его Класс.

Классы аппаратуры по стандарту IPC– A– 610С  «Критерии качества паяных соединений»:

1 класс – бытовая электроника

(Изделия, к которым не предъявляются высокие требования по надежности: бытовая электроника, приборы, в которых допустимы косметические дефекты. Основная цель – принципиальная функциональность печатной платы).

2 класс – промышленная электроника

(Изделия с повышенными требованиями к надежности. Системы связи и управления, другие устройства, функционирование которых необходимо в течение длительного срока, однако выход из строя не является критическим. Допустимы небольшие косметические дефекты).

3 класс – спецтехника военная,  аэро-космическая, системы жизнеобеспечения

(Изделия с максимальными требованиями к надежности. Оборудование, которое должно функционировать при любых обстоятельствах. Системы поддержания жизнедеятельности, системы управления полетом и т. п. Недопустимы любые отклонения от предполагаемых

характеристик,  влияющие на функциональность и надежность устройства).

Изделия автомобильной электроники отнесены разработчиками изделий к 3 классу аппаратуры.

Общие требования к паяному соединению

  Поверхность паяного соединения в общем случае должна быть гладкой, блестящей или светло-матовой без темных пятен и посторонних включений. В особых случаях, например, при использовании бессвинцовых припоев  или специальных процессов пайки (если это дополнительно оговорено в технологическом процессе), поверхность паяного соединения может быть серой, матовой или зернистой.

  Переход от контактной площадки к запаиваемой поверхности или выводу компонента должен быть плавным. Допустима видимая линия раздела в зоне, где происходит смешивание используемого припоя с покрытием контактной поверхности компонента или печатной платы, при условии, что есть смачивание контактной поверхности припоем.

  Зарубины или царапины, мелкие раковины, неглубокие поры в паяном соединении не должны ухудшать его целостность.

Дефекты паяных соединений

Дефектами паяного соединения считаются:

  •  Паяные соединения с трещинами.
  •  Разрушенные паяные соединения.
  •  «Холодная» пайка. Термин «холодные соединения» относится к паяным соединениям, образованным с признаками неполного оплавления, такими, как зернистый вид поверхности, неправильная форма соединения или неполное слияние частиц припоя.
  •  Галтель припоя нарушает минимальный электроизоляционный промежуток между контактными площадками или выводами компонента,  или касается корпуса компонента.
  • Отсутствие  смачивания или плохая смачиваемость контакта или контактной площадки —  отсутствие (полное или частичное) способности смачивания контактной площадки  или металлизированного контакта компонента расплавленным припоем, уменьшение площади контактной площадки или вывода, покрытой припоем.
  • Перемычки припоя между соединениями, кроме случаев, когда электрический контакт между этими соединениями предусмотрен конструкцией изделия.

Простые корпуса для пассивных компонентов:

Чип   ? безвыводные корпуса прямоугольной формы – чип-резисторы, чип-конденсаторы, чип-индуктивности, чип-варисторы.  Наиболее распространенные корпуса чип-компонентов: 0402, 0603, 0805, 1206, 2220 (цифры указывают на габаритные размеры корпуса в дюймах)
MELF ? корпуса цилиндрической формы с вмонтированными в торцах металлизированными электродами – MELF (Metal Electrode Face  Bonded)

Сложные корпуса для многовыводных полупроводниковых приборов и микросхем:

SOT ? малогабаритный транзисторный корпус ((Small Outline Transistor)
SOD, DO ? малогабаритный диодный корпус ((Small Outline Diode)
SO ? малогабаритный корпус ((Small Outline) в большинстве случаев для интегральных микросхем – в форме прямоугольного параллелепипеда
SOL ? увеличенный малогабаритный корпус ((Small Outline Large) для интегральных микросхем
SOJ ? малогабаритный корпус c J-образной формой выводов (Small Outline J Leads)
SOIC ? корпус SO в форме прямоугольного параллелепипеда – для микросхем
PLCC ? пластмассовые кристаллоносители с выводами (Plastic Leaded Chip Carrier), корпус в форме квадратного параллелепипеда
LCCC ? безвыводные керамические кристаллоносители (Leadless Ceramic Chip Carrier), корпус в форме квадратного параллелепипеда
LDСС ? керамические кристаллоносители с выводами (Leaded Ceramic Chip Carrier)
QFP ? плоский корпус с четырехсторонним расположением выводов
BGA ? матрица с шариковыми выводами (Ball Grid Array)
CSP ? корпус в размер кристалла
DSA ? прямое присоединение чипа
Flip-chip ? перевернутый кристалл
Fine-pitch ? микросхемы с шагом выводов менее 0,6 мм
VSO ? сверхтонкие корпуса с уменьшенными расстояниями между выводами

Основные группы корпусов SMD-компонентов

Форма выводов или контактов (безвыводных) SMD – компонентов

    Выводы или контакты (безвыводных) электронных компонентов могут иметь следующую форму согласно международному стандарту  IPC- A- 610С:

  • Прямоугольные или квадратные (сhip-резисторы, chip-конденсаторы, MELF с квадратными контактами и т.п.).
  • Цилиндрические – Melf
  •  «Крыло чайки» — Gull Wing
  • «Плоская лента» — Flat Ribbon
  •   L-образные;  L-образные, отформованные  внутрь под корпус
  •   J-образные
  •  Круглые – Round
  •   Сплющенные – Flattened (Coined)
  •  Корончатые  — Castellated termination (безвыводные)
  •  Неформованные  планарные  выводы
  •  Плоские контакты снизу под корпусом

Требования к качеству паяных соединений SMD-компонентов

1.  Компоненты с прямоугольными или квадратными контактами (CHIP-резисторы, CHIP-конденсаторы, MELF с квадратными контактами и т.п.)

Качество пайки компонентов с прямоугольными или квадратными контактами должно соответствовать таблице 3 и рисунку 9 в соответствии с классом изделия. Допускается контакт галтели припоя с нижней поверхностью компонента.

При несоответствии данным требованиям пайка считается дефектной.

Таблица 1. SMD-компоненты с прямоугольными или квадратными контактами

/></figure></div><p>  Примечания:</p><p>(1) Величина не должна нарушать минимальный изоляционный промежуток.</p><p>(2) Неопределённая или переменная величина.</p><p><p>(3) Есть смачивание вывода компонента припоем.</p> <ins></ins> </p><p>(4) Припой может выходить за пределы контактной площадки и заходить на верхнюю плоскость вывода, но касание корпуса компонента не допускается.<strong><em> </em></strong></p><div><figure><img src=

Рисунок 1. SMD-компоненты с прямоугольными или квадратными контактами

1 — Поперечное смещение. 2 — Продольное смещение. 3 — Ширина паяного соединения. 4 – См. примечание (4) к таблице 1).  5 — Длина паяного соединения и перекрытие. 6 — Одна или две контактные поверхности. 7 — Три контактные поверхности. 8 — Пять контактных поверхностей. 9 – Конфигурации контактов.

2.   Компоненты с цилиндрическими контактами (MELF и т.п.)

Качество пайки компонентов с цилиндрическими контактами должно соответствовать таблице 2 и рисунку 2 в соответствии с классом изделия. Допускается контакт галтели припоя с нижней поверхностью компонента.

При несоответствии данным требованиям пайка считается дефектной.

Таблица 2.  SMD-компоненты с цилиндрическими контактами

/></figure></div><p>  Примечания:</p><p>(1) Величина не должна нарушать минимальный изоляционный промежуток.</p><p>(2) Неопределённая или переменная величина.</p><p>(3) Есть смачивание вывода компонента припоем.</p><p>(4) Припой может выходить за пределы контактной площадки и заходить на верхнюю поверхность вывода, но касание корпуса компонента не допускается.</p><p>(5) Не распространяется на компоненты с контактами только на торцах.</p><figure><img src=

Рисунок 2.   SMD-компоненты с цилиндрическими контактами

1 — Поперечное смещение. 2 — Продольное смещение. 3 — Ширина паяного соединения. 4 – См. примечание (4) к таблице 2.  5 — Длина паяного соединения и перекрытие.

3  Компоненты с корончатыми контактами

   Качество пайки компонентов с корончатыми контактами должно соответствовать таблице 3 и рисунку 3 в соответствии с классом изделия.

  При несоответствии данным требованиям пайка считается дефектной.

Таблица 3.  SMD-компоненты с корончатыми контактами

/></figure></div><p>  Примечания:</p><p>(1) Величина не должна нарушать минимальный изоляционный промежуток.</p><p>(2) Неопределённая или переменная величина.</p><p>(3) Есть смачивание вывода компонента припоем.</p><p>(4) Длина «D» измеряется от края корпуса.</p><div><figure><img src=

Рисунок 3.  SMD-компоненты с корончатыми контактами

 1 — Поперечное смещение. 2 — Обязательна галтель на углу, если присутствует металлизация.  3 – Длина паяного соединения. 4 — Ширина паяного соединения и поперечное смещение.

4.  Компоненты с выводами «плоская лента»,  выводы L-типа,  «крыло чайки»

Качество пайки компонентов с плоскими выводами должно соответствовать таблице 4 и рисунку 4 в соответствии с классом изделия. Для компонентов, у которых длина вывода «L» меньше ширины «W», минимальная длина паяного соединения «D» должна быть 75% от «L».

При несоответствии данным требованиям пайка считается дефектной.

Таблица 4.  SMD-компоненты с плоскими выводами

/></figure></div><p>   Примечания:</p><p>(1) Величина не должна нарушать минимальный изоляционный промежуток.</p><p>(2) Неопределённая или переменная величина.</p><p>(3) Есть смачивание вывода компонента припоем.</p><p>(4) Галтель может подниматься дальше верхнего изгиба вывода. Припой не должен касаться корпуса компонента или изолятора (за исключением низкопрофильных SMD- компонентов, таких как SOIC и SOT).</p><p>Припой не должен проникать под корпус низкопрофильного SMD-компонента, если он изготовлен из паяемого материала.</p><p>(5) В случае компонента с пологой конфигурацией выводов галтель должна быть не ниже, чем середина нижнего изгиба вывода.</p><p>(6) Для компонентов с мелким шагом минимальная длина паяного соединения должна быть 0,5 мм.</p><figure><img src=

Рисунок 4.  SMD-компоненты с плоскими выводами

 1 — Поперечное смещение. 2 — Продольное смещение. 3 — Ширина паяного соединения.  4 – Контактная площадка. 5 — Вывод. 6 — Другая конфигурация вывода. 7 — См. примечание (4) к таблице 6. 8 – Центральная линия размера «Т». 9 — Биссектриса нижнего изгиба вывода. 10 – См. примечание (5) к таблице  4. 11 – Длина паяного соединения.

  5.  Компоненты с выводами круглого или овального профиля

Качество пайки компонентов с выводами круглого или овального профиля должно соответствовать таблице 5 и рисунку 5 в соответствии с классом изделия.

При несоответствии данным требованиям пайка считается дефектной.

Таблица 5.    SMD-компоненты с выводами круглого или овального профиля

/></figure></div><p>  Примечания:</p><p>(1) Величина не должна нарушать минимальный изоляционный промежуток</p><p> 2) Неопределённая или переменная величина.</p><p>(3) Есть смачивание вывода компонента припоем.</p><p>(4) Галтель может подниматься дальше верхнего изгиба вывода. Припой не должен касаться корпуса компонента или изолятора (за исключением низкопрофильных SMD-компонентов, таких как SOIC и SOT). Припой не должен распространяться под корпус низкопрофильного SMD-компонента, если он изготовлен из паяемого материала.</p><p>(5) В случае компонента с пологой конфигурацией выводов галтель должна быть не ниже, чем середина нижнего изгиба вывода.</p><figure><img src=

Рисунок 5.  SMD-компоненты с выводами круглого или овального профиля

1 — Поперечное смещение. 2 — Продольное смещение. 3 — Продольное смещение. 4 – См. примечание (4) к таблице  5 — Длина паяного соединения. 6 — Биссектриса нижнего изгиба вывода. 7 – См. примечание (5) к таблице 5.  8 — Другая конфигурация вывода.

  6.  Компоненты с выводами J-типа

Качество пайки компонентов с выводами J-типа должно соответствовать таблице 6 и рисунку 6  в соответствии с классом изделия.

При несоответствии данным требованиям пайка считается дефектной.

Таблица 6.   SMD-компоненты с выводами J-типа

/></figure></div><p> Примечания:</p><p>(1) Величина не должна нарушать минимальный изоляционный промежуток.</p><p>(2) Неопределённая или переменная величина.</p><p>(3) Есть смачивание вывода компонента припоем.</p><p>(4) Припой не должен касаться корпуса компонента.</p><figure><img src=

Рисунок 6.   SMD-компоненты с выводами J-типа.

1 — Поперечное смещение. 2 — Продольное смещение. 3 — Вывод. 4 — Контактная площадка. 5 – Ширина паяного соединения. 6 – См. примечание (4) к таблице 6.  7 — Длина паяного соединения

7.  Компоненты с выводами L-типа, отформованными внутрь

Качество пайки компонентов с выводами «L»-типа, отформованными внутрь, должно соответствовать таблице 7 и рисунку 7 в соответствии с классом изделия.

При несоответствии данным требованиям пайка считается дефектной.

Таблица 7.  SMD-компоненты с выводами L-типа, отформованными внутрь

/></figure></div><p>Примечания:</p><p>(1) Величина не должна нарушать минимальный изоляционный промежуток.</p><p>(2) Неопределённая или переменная величина.</p><p>(3) Есть смачивание вывода компонента припоем.</p><p>(4) Припой не должен касаться корпуса компонента на внутренней части изгиба вывода.</p><p> Если вывод разделён на два зубца, то требования должны выполняться для каждого из них.</p><div><figure><img src=

Рисунок 8.   SMD-компоненты с неформованными планарными выводами

9.  Высокопрофильные компоненты с контактной поверхностью только снизу

Качество пайки высокопрофильных компонентов с контактной поверхностью только снизу должно соответствовать таблице 9 и рисунку 9 в соответствии с классом изделия. Если высота компонента превышает толщину, его нельзя использовать в изделиях, подверженных вибрациям или ударам, без дополнительного крепления при помощи соответствующего клея.

При несоответствии данным требованиям пайка считается дефектной.

Таблица 9. Высокопрофильные компоненты с контактной поверхностью только снизу

/></figure></div><p>Примечания:</p><p>(1) Величина не должна нарушать минимальный изоляционный промежуток.</p><p>(2) Неопределённая или переменная величина.</p><p>(3) Есть смачивание вывода компонента припоем.</p><p>(4) Из-за конструктивных особенностей контактная поверхность может не доходить до края компонента, и корпус компонента может выходить за пределы контактной площадкой печатной платы. При этом контактная поверхность компонента не должна смещаться за пределы контактной площадки  печатной платы.</p><div><figure><img src=

Рисунок 9.  Высокопрофильные компоненты с контактной поверхностью только снизу

10.  Компоненты с неформованными планарными выводами

Качество пайки компонентов с неформованными планарными выводами должно соответствовать таблице 10 и рисунку 10 в соответствии с классом изделия.

При несоответствии данным требованиям пайка считается дефектной.

Таблица 10.  SMD-компоненты с неформованными планарными выводами

/></figure></div><p>Примечания:</p><p>(1) Величина не должна нарушать минимальный изоляционный промежуток.</p><p>(2) Неопределённая или переменная величина.</p><p>(3) Есть смачивание вывода компонента припоем.</p><p>(4) Если вывод предназначен для запайки под корпусом компонента и контактные площадки спроектированы с учётом этого,  должно быть смачивание вывода припоем в области «М».</p><div><figure><img src=

Рисунок 10.   SMD-компоненты с неформованными планарными выводами

Управление трафаретами

Цель Обеспечить единый порядок разработки и заказа трафаретов (стенсилов) для выполнения технологических операций по нанесению паяльной пасты на контактные площадки ...
Далее

Анализ графика температурного профиля

Пайки оплавлением паяльной пасты Определение и назначение Настоящая инструкция предназначена для анализа графика температурного профиля пайки печатных узлов методом конвекционного ...
Далее

Проверка магнитных упоров

Определение и назначение Данная технологическая инструкция устанавливает порядок проверки и настройки магнитных упоров для станков-установщиков ПМИ на линиях ПМ. Данная ...
Далее

Проверка паяемости печатных плат

Технологическая инструкция Определение и назначение Настоящая инструкция устанавливает порядок проверки паяемости контактных площадок и металлизированных отверстий печатных плат. Инструкция распространяется ...
Далее

Правила обращения с электронными компонентами

Извлеченными из оригинальных герметичных упаковок Определение и назначение Настоящая инструкция разработана в дополнение к документу «Общий ограничительный перечень проверок комплектующих ...
Далее

Проверка паяемости электронных компонентов

Технологическая инструкция Определение и назначение Настоящая инструкция устанавливает порядок проверки паяемости контактов и выводов электронных компонентов, предназначенных для поверхностного монтажа ...
Далее

Применение паяльных паст

Технологическая инструкция Определение и назначение Настоящая инструкция устанавливает порядок работы с свинцовосодержащими паяльными пастами (фирм Multicore Solders (Англия, Кoki (Япония), ...
Далее

Технические требования к помещению участка поверхностного монтажа

Технические требования к помещению Помещение должно быть пригодным по нагрузке оборудования на пол. Напольное покрытие должно быть антистатическим, подключённым к ...
Далее

Правила обращения с электронными компонентами

ЧУВСТВИТЕЛЬНЫМИ К ВЛАЖНОСТИ И ТЕМПЕРАТУРЕ ПАЙКИ ОПЛАВЛЕНИЕМ ПРЕДИСЛОВИЕ Данная инструкция предназначена для управления подразделениями завода процессами транспортировки, хранения, использования в ...
Далее