Лазерная пайка в отличие от контактной традиционной, лишена физических ограничений, а использование сфокусированного луча устраняет ограничения на размер паяемой поверхности и ее доступность. Даже если точка подпайки находится рядом с пластиковым корпусом, рядом с другими нежными компонентами или внутри отверстия, здесь это не проблема.

Использование паяльного лазера требует другого подхода к процессу сборки. Часто замена паяльника или селективной волны (Селективная пайка – это процесс выборочной пайки компонентов к печатным платам, которые могут быть повреждены нагревом печи оплавления или пайкой волной в традиционной технологии поверхностного монтажа) на лазер позволяет сократить производственную линию, отказаться от вращающихся модулей печатной платы или уменьшить необходимость демонтажа приспособлений или корпуса.

Устройство для лазерной пайки

Возьмём для примера устройство для лазерной пайки Seica FireFly, которое доступно в двух версиях, с головкой над или под печатной платой. Классический подход, то есть снизу, – это когда компоненты размещаются на плате, а контакты припаиваются, как в случае селективной волны. Режим сверху предлагает возможности, ценимые автомобильной промышленностью, где головка, расположенная над платой, позволяет припаять контакты большого компонента, на котором размещена небольшая плата – например катушка зажигания.

Паяльная головка, помимо источника энергии излучения и оптической системы, включает в себя ПЗС-камеру для наблюдения за процессом, пирометр для анализа тепловой мощности, подаваемой на плату, и дозатор припоя. Этот набор инструментов позволяет полностью контролировать процесс пайки. Использование лазера не дает человеку напрямую контролировать процесс, следовательно необходимо управлять видеокамерой. Именно она позволяет проверить точку пайки, место доставки провода и проверку реперных точек.

Пирометр отвечает за сам процесс переплавки припоя. Предоставленная им информация отвечает за управление запрограммированным температурным профилем с тем, который был фактически реализован.

Чистота лазерной пайки

Преимуществом применения по сравнению с пайкой волновой выступает чистота процесса, которая сохраняется внутри и вокруг оборудования. Используя припой с флюсом, так называемый флюсатор, он доставляется только на место пайки. С помощью широкого ассортимента паяльных проволок разного состава и диаметра можно дополнительно контролировать параметры процесса. Даже если вокруг припоя находится особо чувствительный компонент, это не проблема. Тепло, флюс и пары припоя ограничиваются только областью контактной площадки.

ПЗС-камера, пирометр и точный контроль мощности лазерного излучения позволяют полностью отслеживать процесс. Перед началом работы устройство декодирует штрих-код 1D / 2D, находит ориентиры, измеряет отклонение пластины для оптической фокусировки луча и только после этого начинает работу. Все эти параметры хранятся в базе данных и присваиваются конкретному серийному номеру. Более того, есть возможность сохранить видео процесса для каждого пина отдельно.

Новое поколение станков FireFly

Недавно производители оборудования для лазерной пайки выпустили второе поколение такого устройства с осевой головкой. Здесь энергия лазерного излучения доставляется перпендикулярно печатной плате и ПЗС-камере, а пирометр работает по одной оси. Таким образом были устранены ошибки измерения и уменьшен объем свободного пространства, необходимого над площадкой. Кроме того, второе поколение фокусирует лазерное излучение не в точку, а в кольцо (создавая так называемый бублик).

Таким образом гарантируется равномерное распространение тепловой энергии по всей поверхности. Более того, за счет отражения тепло передается и самому штифту. Варифокальная оптика позволяет изменять размер этого светового кольца, настраивая его в соответствии с размерами припаиваемой площадки, и при необходимости фокусироваться в точку.

Несмотря на множество преимуществ лазерной пайки, все же есть аспекты в пользу классической селективной пайки. Она более эффективна при большом количестве компонентов на плате. Идея внедрения лазерной состоит в том, чтобы завершить производственный процесс на основе волн, то есть сделать то, что для того было невозможно, и конечно исключить ручную пайку плат.

• Подробнее о процессе лазерной пайки читайте в документе PDF