По ГОСТу: технические требования при монтаже в сквозные отверстия

С 1 июня 2020 года в России вводится в действие ГОСТ Р МЭК 61191-3-2019 «Печатные узлы. Часть 3. Монтаж в сквозные отверстия. Технические требования». Ниже приводятся основные аспекты принятого стандарта.

ГОСТ Р МЭК 61191-3-2019 «Печатные узлы. Часть 3. Монтаж в сквозные отверстия. Технические требования» подготовлен Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации и сертификации в машиностроении» (ВНИИНМАШ) на основе перевода англоязычной версии международного стандарта МЭК 61191-3:2017 «Печатные узлы. Часть 3. Технические требования. Монтаж в сквозные отверстия» (IEC 61191-3:2017 “Printed board assemblies — Part 3: Sectional specification — Requirements for through-hole mount soldered assemblies”, IDT).

Документ устанавливает требования к паяным соединениям выводов компонентов в отверстия. Требования распространяются на печатные узлы, которые полностью содержат компоненты с выводами и устанавливаются в отверстия, собираются по технологии пайки в сквозные отверстия или на печатные узлы, содержащие области с пайкой выводов в отверстия, а также области, собираемые другими сопутствующими технологиями (например, поверхностный монтаж, сборки кристаллов, монтаж контактов и другие).

Требования к компонентам для пайки в отверстия

Перед сборкой или установкой выводы компонентов или деталей должны предварительно формоваться в заданную форму, кроме окончательного загиба или удерживающего изгиба вывода.

Если необходимо обрезать излишки выводов, то основные руководства по эксплуатации должны определять режущие приспособления, которые не повреждают внутренние соединения компонента.

Выводы должны формоваться таким образом, чтобы не повреждать или не ухудшать место заделки вывода в корпусе. Выводы должны быть загнуты по меньшей мере на один диаметр или толщину вывода, но не меньше чем на 0,8 мм от корпуса или от границы оплавления вывода до начала радиуса изгиба (рис. 1, табл. 1).

Рис. 1. Изгибы: а) обычного вывода; б) сварного вывода

Примечание. Расстояние между выводами для установленных компонентов с обычной формой выводов равно: 7,6 мм — минимальное и 33 мм — максимальное.

Таблица 1. Изгибы вывода

Выводы компонента должны формоваться таким способом, чтобы пластичность вывода не ограничивалась при воздействии естественного напряжения материала, из которого он изготовлен. Допускаются специальные формы вывода, повышающие способность снимать напряжение.

Для обеспечения удержания элемента во время операций пайки концы выводов в металлизированных отверстиях печатных плат должны иметь одну из следующих конфигураций: полностью загнутый, частично загнутый или прямой конец вывода, как задано на сборочном чертеже. В случае если в чертеже не указаны особенности конфигурации концов выводов, изготовитель должен удовлетворять следующие требования соответствующим образом.

Для того чтобы обеспечить сохранение деталей в процессе пайки, концы выводов в сквозных отверстиях печатной платы должны быть в одной из следующих конфигураций: полный упор, частичный упор или прямое окончание проводника, как определено на сборочном чертеже. В случае если специальных указаний нет, то в зависимости от обстоятельств изготовитель должен руководствоваться требованиями, приведенными ниже.

Выводы компонентов и прочие проводники, заделываемые прямо на контактную площадку печатной платы, должны ложиться по плате минимум на половину самого большого размера контактной площадки (например, диаметра, если контактная площадка круглая). Конец вывода не следует выводить за край контактной площадки. Однако если имеет место выступание вывода, оно не должно нарушать требования к минимальному электрическому зазору. Выводы из сплава 42 (Fe/Ni 41/Мn 0,8/Со 0,5) или сопоставимых железосодержащих сплавов не должны загибаться полностью.

При ручном изгибе загнутую часть провода или вывода не следует направлять по печатному проводнику, соединенному с контактной площадкой. Выводы на противоположных краях или сторонах компонента следует направлять в противоположных направлениях. При автоматическом изгибе ориентация загиба относительно любого проводника является произвольной. Сформованные вручную загибы для компонентов с неаксиальными выводами следует направлять радиально от центра компонента, если на печатной плате создана матрица контактных площадок для такой радиальной ориентации.

Частично загибаемые выводы должны достаточно загибаться для обеспечения необходимого механического крепления во время пайки. Можно использовать чередующиеся направления загиба. Выводы на диагонально противоположных концах в корпусах с двухрядным расположением выводов (DIP-корпусах) могут частично загибаться для удержания деталей во время операций пайки. Выводы DIP-корпуса следует загибать в наружную сторону от продольных осей корпуса.

Выводы компонентов, отформованные прямолинейно (без загибов), не должны выступать на обратной стороне более 1,5 мм для печатных узлов класса С, более 2,5 мм — для классов А и В и как минимум быть видимыми в завершенном паяном соединении. Минимальное выступание вывода для неметаллизированных отверстий должно быть 0,5 мм. Конструкции печатных узлов, требующие других размеров выступающих концов выводов, рассматриваются как имеющие специальные монтажные требования, которые следует записывать на утвержденном сборочном чертеже.

Компоненты следует монтировать таким образом, чтобы обеспечивался видимый зазор между мениском покрытия на каждом выводе и на паяном соединении. Подгонка менисков покрытия компонента запрещена.

После пайки выводы можно подрезать, если режущие инструменты не повреждают компонент или паяное соединение при механическом воздействии. Если после пайки выполняется обрезка выводов, то паяные контакты следует либо оплавлять, либо визуально проверять при десятикратном увеличении для обеспечения гарантии того, что начальное паяное соединение не было повреждено (например, надломлено) или деформировано. Если паяное соединение оплавляется, данная операция должна рассматриваться как часть технологического процесса пайки и не должна считаться доработкой. Это требование не распространяется на компоненты, конструкция которых разрабатывается в расчете на удаление части вывода после пайки (например, срезаемые перемычки). Проверка с десятикратным увеличением заключается в проверке паяного соединения на выявление физического повреждения или деформации, признаком которых являются трещины размером меньше контактной площадки, при условии, что в точках разломов материал вывода, подвергаемый коррозии (в частности, сплав Kovar (Fe 54/Ni 29/Co 17)), не обнажается.

Компоненты следует устанавливать таким образом, чтобы они не создавали препятствий прохождению припоя на контактные площадки на обратной стороне металлизированных сквозных отверстий, которые должны быть пропаяны нормально (рис. 2).

Рис. 2. Непропай отверстия

Компоненты в металлических корпусах должны быть изолированы от сопредельных электропроводящих элементов. Изоляционный материал должен быть совместим с материалом схемы и печатной платы.

Проволочные перемычки должны устанавливаться в соответствии с конструктивными требованиями проекта (спецификациями) и должны оговариваться в сборочном чертеже.

Если компоненты монтируют без прокладок, то расстояние между корпусом компонента или концом мениска (при наличии) и поверхностью платы должно удовлетворять требованиям обеспечения очистки сборки. Зазор установки должен быть не менее 2 мм. Непараллельность установки не должна приводить к уменьшению минимальных предельных расстояний (рис. 3).

Рис. 3. Монтаж свободно стоящих компонентов

Детали с аксиальными выводами следует устанавливать в соответствии со сборочным чертежом и приблизительно параллельно поверхности платы или перпендикулярно в соответствии с требованиями по перпендикулярному монтажу и установке без прокладок. Для изделий с требованиями класса С детали с аксиальными выводами не следует устанавливать перпендикулярно. Корпуса компонентов с аксиальными выводами следует приблизительно центрировать.

Компоненты с радиальными выводами следует устанавливать параллельно поверхности печатной платы в пределах допусков расстояний, заданных этим стандартом.

Требования к расстоянию для перпендикулярно установленных без прокладок компонентов должны быть подобны требованиям к горизонтальному монтажу.

Если на сборочном чертеже не указано иное, компоненты с выводами для отверстий, монтирующиеся перпендикулярно, должны быть установлены так, чтобы их основная ось была направлена приблизительно под углом 90° к поверхности платы. Зазор между корпусом компонента (место заделки вывода с корпусом или сварного соединения вывода с корпусом) и поверхностью платы должен быть не менее 0,4 мм.

Если компонент с двумя выводами монтируется без прокладок, то его большие стороны должны находиться перпендикулярно к поверхности платы в пределах 15°. Данное требование применяется к компонентам с конфигурацией, показанной на рис. 4 и 5.

Рис. 4. Типичная форма компонентов с двумя радиальными выводами: а) кристаллический компонент в металлическом корпусе; б) конденсатор в керамическом корпусе; в) дисковый конденсатор; г) диод; д) конденсатор в форме кошелька; е) резистор в керамическом корпусе; ж) контрольная (измерительная) точка; з) конденсатор в виде оранжевой капли; и) миниатюрный дроссель

Рис. 5. Монтаж компонентов с двумя неаксиальными выводами

Если на утвержденном сборочном чертеже имеется указание о таком способе, как боковой и торцевой монтаж, компонент можно устанавливать либо боковой, либо торцевой частью на поверхность платы, как показано на рис. 6 и 7. Сторона, или поверхность корпуса, или по меньшей мере одна точка компонента любой неправильной (нестандартной) формы (такой как конденсаторы с формой кошелька) должна полностью соприкасаться с печатной платой. Корпус должен прикрепляться к плате или иным способом удерживаться на плате для предотвращения повреждения при вибрационных или ударных воздействиях.

Рис. 6. Боковой монтаж

Рис. 7. Торцевой монтаж

Монтаж компонентов с прокладками

Если компоненты имеют опоры, то они должны устанавливаться:

• на упругие ножки или упоры, являющиеся неотъемлемой частью корпуса компонента (рис. 8а, б);
• на упругие или специально сформированные неупругие опорные детали (рис. 8в) на отдельные упругие подпорки без ножек, которые не блокируют металлизированные сквозные отверстия и не закрывают соединения на стороне платы с компонентами.

Рис. 8. Монтаж с упорами и подпорками: а) катушка индуктивности в форме «собачья косточка» с ножками; б) устройство в металлическом корпусе с неразъемной подпоркой; в) подпорка с ножками; г) подпорка с ножками

Если на печатной плате устанавливается компонент с упругими ножками или упорами, являющимися неотъемлемой частью корпуса компонента, он должен располагаться так, чтобы каждая ножка соприкасалась с поверхностью платы. Для выполнения данного требования ограничитель в виде выпуклости, как показано на рис. 8б, должен считаться ножкой, и сопрягаемая поверхность каждого упора должна быть плоской со стороны несмонтированной платы или схемы. У подпорки с ножками, как показано на рис. 8в, г, ножки должны быть высотой не менее 0,4 мм.

Подпорки не должны переворачиваться.

Если используются неупругие стойки специальной конфигурации, то часть вывода в полости изгиба вывода (рис. 9б) должна соответствовать ломаной угловой линии, проходящей от отверстия вставки вывода в стойке до отверстия в контактной площадке на печатной плате.

Рис. 9. Неупругие установочные панельки: а) недопустимый вариант (вывод неправильно сформован в полости изгиба вывода); б) допустимый вариант (корпус посажен на установочную стойку; каждая ножка стойки соприкосается с платой; вывод правильно сформован в полости изгиба)

Компоненты с прокладками должны устанавливаться с любой конструкцией или в комбинации со следующими вариантами конструкций:

• обычным способом, с применением изгибов на 90° (в номинале) выводов прямо в монтажное отверстие (рис. 10а);
• с изгибами в виде горба верблюда (рис. 10б,в). Форма, содержащая один «горб верблюда» (рис. 10б), может иметь корпус с нецентральным положением;
• другие формы могут использоваться по договоренности с заказчиком.

Рис. 10. Примеры формы выводов: а) изгибы 90°; б) один изгиб в виде горба верблюда; в) два изгиба в виде горба верблюда

Формы выводов плоского корпуса — ленточные, расплющенные, однорядные или двухрядные выводы прямоугольного сечения плоских корпусов (выводы, выходящие из двух или более боковых стенок) — допускается формовать, как показано на рис. 11.

Рис. 11. Форма ленточных выводов для пайки в отверстия

Требования к контролю

Подробные требования к контролю, пределам корректирующих воздействий, определению пределов управления и общим критериям качества монтажа приводятся в МЭК 61191-1 и являются обязательной частью ГОСТ Р МЭК 61191-3-2019. Кроме того, все сборки должны соответствовать всем последующим требованиям к поверхностному монтажу и контролю соединений.

Неметаллизированные отверстия с выводами или металлизированные сквозные отверстия, не подвергаемые групповой пайке и используемые для переходных соединений, не требуется заполнять припоем. Допускается обнажение меди на контактных площадках переходных отверстий. Металлизированные сквозные отверстия, защищенные от припоя постоянными или временными защитными покрытиями и используемые для переходных соединений, не требуется заполнять припоем.

Металлизированные сквозные отверстия без выводов, включая переходные отверстия, после воздействия процессов пайки оплавлением припоя, погружением в припой, волной припоя или протягиванием по поверхности припоя должны удовлетворять требованиям к контролю по МЭК 61191-1.

Паяное соединение должно обеспечивать признаки хорошего смачивания, а заполнение припоем металлизированных сквозных отверстий должно удовлетворять требованиям, приведенным в таблице 2. На рис. 12 показано смачивание припоем стенки отверстия.

Таблица 2. Допустимые состояния металлизированных сквозных отверстий с впаянными выводами компонентов

Примечания.
1. Смоченный припой относится к припою, нанесенному в технологическом процессе пайки.
2. Допускается уменьшение уровня вертикального заполнения припоем на 25%, включая как сторону подачи, так и сторону вытекания припоя.

Рис. 12. Смачивание припоем выводов и стенок отверстия

Соединение для классов А и В может иметь один или два наполнения соответствующей длиной до 270° перекрытия проводника. Соединение для класса С должно показать круговое наполнение 330°. Конец проводов должен быть смочен припоем. Припой заполняет отверстие в соответствии с таблицей 2.

Если вывод или провод загнут, он может соприкасаться с рисунком проводника перед пайкой. Очертание вывода или провода в галтели припоя должно быть видимым (рис. 13, 14).

Рис. 13. Требования к галтели припоя между выводом и контактной площадкой для загнутых выводов или проводов в неметаллизированных сквозных отверстиях: а) классы A и B (соединение может иметь одну или две галтели, по длине 75% перекрытия вывода на контактной площадке); б) класс C: галтель припоя, завершенная на 95%

Рис. 14. Требования к галтели между выводом и контактной площадкой для загнутых выводов или проводов в металлизированных сквозных отверстиях: а) классы A и B (соединение может иметь одну или две галтели по длине 75% перекрытия вывода на контактной площадке); б) класс C (галтель припоя, завершенная на 95%; пятка вывода смочена припоем; припой должен заполнять отверстие согласно таблице 2)

Допускается неполное смачивание припоя на конце выводов компонента, краях и/или периферийных контактных площадках печатной платы и проводников. Допускается обнажение (без покрытия) основного металла, появившееся в результате обрезки выводов компонента после пайки.

Доработка дефектных паяных соединений

Доработку дефектных паяных соединений следует проводить после документальной регистрации отклонения. Эти данные должны использоваться для указания возможных причин и для определения корректирующего действия, если оно требуется, в соответствии с МЭК 61191-1. При выполнении доработки каждое доработанное или переоплавленное соединение следует контролировать на соответствие требованиям. Перечень дефектов приводится в таблице 3.

Таблица 3. Дефекты паяных соединений выводов в отверстиях

Примечания.
Припой в изгибе амортизирующего профиля препятствует снятию напряжения.
1. Дефекты, обозначенные в таблице 2 МЭК 61191-1.

Использованный материал

Обращайтесь по любым вопросам!

Подписывайтесь на наш канал, а также следите за нами в социальных сетях:

➡️ Telegram

➡️ VK

➡️ YouTube