Posibilităţi de asamblare a modulelor electronice pe cablaje cu suport metalic

11 DECEMBRIE 2012

Figura 1: Matrice de led-uri asamblate pe placa de Al.

Pe vremea când mi-a căzut în mână

Figura 2: Module de led-uri asamblate individual.

primul modul electronic asamblat pe suport metalic (2007, un transceiver de 38GHz pe o placă de aluminiu de 5mm grosime) contactarea

Figura 3: Depozite de pastă depuse prin printare prin şablon realizat prin frezare.

componentelor era o provocare pentru furnizorii de servicii de producţie electronică din România. La TEST 2008 am aflat de la unul din ei că, având de asamblat led-uri de putere pe cablaj metalic şi, punându-le pe linia de asamblare SMT dotată cu cuptor cu încălzire prin radiaţie infraroşie şi convecţie, nu a reuşit decât să topească

Figura 4: Depozite de pastă depuse prin printare prin şablon realizat prin tăiere cu laser.

plasticul lor. De atunci, datorită dezvoltărilor din tehnologia led-urilor şi a componentelor electronice pentru micro­unde, precum şi a numeroaselor aplicaţii ale lor (semnale trafic, iluminat public, opere decorative, lămpi semnalizare auto, sisteme de comunicații ş.a.), un nou tip de suport al structurii de interconectare s-a impus pe piaţă: metalul (aluminiu, cupru, alama).
Printre avantajele utilizării cablajelor pe suport metalic sunt: transfer de căldură foarte eficient, densitate mai mare de componente disipative pe suprafaţă, elimi­narea activităţilor consumatoare de manoperă pentru asamblarea radiatoarelor. Problema pe care o pune tehnologilor un astfel de cablaj este difuzivitatea termică (α) a materialului de bază, o proprietate termofizică care caracterizează viteza de propagare prin conducţie a căldurii o dată cu variaţia temperaturii în timp.

Figura 5: Depozite de pastă depuse prin printare prin şablon realizat prin tăiere cu laser.

Valoarea mult mai mare a difuzivităţii termice a metalului (ex: 84,14mm2/s pentru Al) faţă de cea a obişnuitului FR4 (0,15mm2/s [1]) face aproape imposibilă obţinerea pe ansamblul pad – pastă – pin a temperaturii de topire a aliajului şi a parametrului Time Above Liquidus (TAL) în intervalul de timp determinat al profilului termic recomandat de produ­cătorul pastei de contactare, prin tehnologia transfe­rului căldurii prin radiaţie infraroşie/convecţie.

Figura 6: Matricea de led-uri în camera cu vapori.

Figura 7: Inspecţia optică a contactării (detaliul 1).

În condiţiile temperaturilor de proces mai mari ale aliajelor fără plumb cele mai utilizate (SAC305 şi SN100C), tehnologia care permite rezolvarea acestei probleme simultan la nivelul celor “n” conexiuni este contactarea prin transfer de căldură prin condensare (în fază de vapori). CETTI – ITA, datorită echipamentului pe care îl posedă şi pe care l-am prezentat într-un articol anterior (Vapour Phase Soldering Machine, SLC309, IBL Lottechnik GmbH), oferă posibilitatea asamblării de componente electronice pe suport de metal. Deja două firme au apelat la serviciile noastre, deocamdată, numai pentru asamblare led-uri pe plăci având suport aluminiul (figura 1, figura 2). Pentru depunerea pastei s-au utilizat şabloane (stencil) ca pentru orice alt proiect de asamblare SMT, fie din oţel inoxidabil realizat prin tăiere cu laser la o firma specializată (pentru matricea de led-uri), fie din Kapton realizat prin frezare chiar la CETTI – ITA (pentru modulul cu un singur led).
Depozitele de pastă au ieşit în consecinţă, dar acceptabile în ambele cazuri (figura 3, figura 4). După mai multe teste efectuate pe o mostră în formă de pătrat având aceleaşi – latură şi grosime – ca şi suportul pentru matricea de led-uri, punând două termocuple – unul central, celălalt la distanţa maximă de primul – s-a optimizat un profil termic pentru acest tip de plăci care urmăreşte îndeaproape profilul maşinii (figura 5).

Figura 8: Inspecţia optică a contactării (detaliul 2).

Se poate observa cum cele două curbe corespun­zătoare (roşu şi albastru) aproape sunt identice, încă o dovadă ale atu-urilor contactării în fază de vapori – şi anume de a avea în orice punct pe placa de cablaj imprimat aceeaşi temperatură. Procesul de contactare a led-urilor (figura 6) nu a durat mai mult decât pentru orice alt modul electronic pe suport FR4 pe care le asamblăm curent. Inspecţia optică a contac­tărilor a evidenţiat conformitatea cu prevederile Standardului IPC-A-610: Acceptabilitatea ansamblurilor electro­nice (figura 7, figura 8). Având o experienţă anterioară în asamblarea unor astfel de module, specialiştii CETTI – ITA şi-au probat astfel practic această oportunitate de sprijin tehnic şi tehnologic pentru firmele inovative mici şi mijlocii.

Autori:
Paul Svasta, Ioan Plotog, Gaudenţiu Vărzaru
CETTI – ITA

[1] I.Plotog, M.Branzei, P.Svasta, M.Miculescu, J.Villain, S.Klima – Thermophysical Measurements over PCBs, as a Complex Element in the Lead-Free Assembling Process, TOFA 2010, The Discussion Meeting on Thermodynamics of Alloys, 12-16 September, Porto, Portugal.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre