Пайка погружением в расплавленную соль

Соль может быть не только теплоносителем, но и флюсом для паяемого металла.

Перед пайкой детали (из стали, медных и алюминиевых сплавов) вместе с припоем собирают в сборочно-паяльном приспособлении, которое должно быть выполнено из материала, не взаимодействующего с солью и не загрязняющего расплав, например, при пайке алюминия – из нихрома.

Иногда для уменьшения коробления сложные и массивные собранные узлы перед погружением в расплав предварительно подогревают.

Способ имеет ряд недостатков: высокая стоимость флюса; большая энергоемкость процесса; экологические проблемы, включая утилизацию отработанного флюса; коррозия оборудования и оснастки; необходимость отмывки изделий от остатков солей.

Пайка погружением в расплавленный припой

При данном способе чаще всего используют низкотемпературные оловянно-свинцовистые припои типа ПОС 40, ПОС 30, нагретые на 50…60°С выше температуры их плавления. Для предотвращения окисления на поверхности расплава припоя должен находиться слой флюса, который также удаляет оксидный слой с поверхности детали при ее прохождении через этот слой.

Достоинство способа – возможность паять тонкостенные детали с множеством расположенных рядом паяных швов, например, сотовые конструкции.

Недостатки способа:

- необходимость периодически корректировать состав припоя, так как в результате разности плотностей компонентов припоя более легкие составляющие стремятся к поверхности и расходуются в первую очередь;

- необходимость удаления наплывов припоя с изделия и большая трудоемкость опиловочных работ;

- масса припоя должна существенно превосходить массу паяемой конструкции (не менее чем в 20 раз), иначе расплав быстро охлаждается;

- большой расход припоя, так как при погружении детали происходит неизбежное облуживание ее поверхности.

Для уменьшения облуживание на поверхности деталей, не подлежащих пайке, предварительно наносят специальные защитные покрытия, например, эпоксидные смолы, другие минеральные и органические покрытия.

К разновидности пайки погружением в расплавленный припой, относится пайка волной припоя, которая широко применяется в производстве печатного радиомонтажа.

Сущность процесса состоит в том, что подаваемый в специальное сопло и постоянно перемешиваемый припой образует над поверхностью ванны непрерывную волну. В результате первый недостаток рассматриваемого выше способа устраняется.

Пайка световыми лучами

Нагрев при пайке осуществляется с помощью ламп, например кварцевых, аргоновых, ксеноновых. Температура пайки до 2930°С.

Достоинства метода:

- малая тепловая инерционность ламп. Так, для кварцевой лампы время достижения номинального энергетического потока после включения составляет 0, 6 с;

- бесконтактный подвод энергии, в том числе и через оптически прозрачные стенки;

- возможность пайки в различных средах (на воздухе, в инертных газах, вакууме и пр.) различных материалов (магнитных и немагнитных металлов и неметаллов);

- возможность регулирования температуры в широком диапазоне;

- возможность визуального наблюдения за процессом пайки.

Электронно-лучевая пайка

При данном способе пайки необходимое тепло выделяется в поверхностном слое паяемых деталей при торможении быстролетящих электронов, ускоренных высоким напряжением между катодом и анодом.

Пайка, выполняемая в вакуумных камерах при разрежении от 1, 3·10^-2 до 1, 3·10^-4 Па, может осуществляться как сфокусированным неподвижным, так и сканирующим лучом.

Достоинства способа:

- возможна локальная пайка изделий в электронной и радиотехнической промышленности, деталей из тугоплавких металлов, металлокерамики. Так, пучок электронов может фокусироваться на участке диаметром до 0, 01 мм при удельной мощности до 500 МВт/м²;

- продолжительность нагрева и плавления может быть существенно сокращена, что важно для чувствительных к нагреву тугоплавких металлов;

- отсутствие тепловой инерционности обеспечивает достаточно точное управление процессом нагрева в автоматическом режиме.

Недостатки способа:

- сложность и высокая стоимость установок из-за необходимости получения вакуума и управляющих систем высокой точности;

- низкая производительность процесса.

Электронно-лучевая пайка успешно применяется для соединения электрических выводов с контактными площадками пленочных микросхем, для пайки сильфонных конструкций.

Пайка лазером

Нагрев паяемых деталей с помощью лазера наиболее рационален для микроминиатюрных деталей, контактов и пр. Диапазон длины волны лазерного луча составляет обычно 0, 4…0, 6 мкм.

При лазерной пайке происходит локальный равномерный нагрев припоя без перегрева. Скорость нагрева достигает 10¹⁰°С/с, скорость охлаждения – 10⁶°С/с. При лазерной пайке в шве образуется частично или полностью аморфная структура твердых растворов. Все это способствует повышению механических свойств паяного соединения.

При пайке конструкционно-сложных изделий в ряде случаев используют устройства, в которых луч лазера после выхода из генератора с помощью составной линзы разделяется на несколько лучей, каждый из которых по стекловолокну подается на фокусирующие линзы, ориентированные относительно данных паяемых соединений.

В настоящее время основная область применения лазерной пайки – очень мелкие конденсаторы, элементы печатных плат, соединения интегральных схем и др. Пайка выполняется под микроскопом в чрезвычайно тонком поперечном сечении.

Преимущества способа:

- локальный концентрированный нагрев и точное дозирование тепловой энергии;

- возможность легкой фокусировки лазерного луча простыми оптическими схемами;

- возможность направления лазерного луча благодаря его проникновению через прозрачные вещества (стекло, кварц и др.) к месту пайки изделия, находящемуся в изолированном, например стеклянном, контейнере, наполненном аргоном или под вакуумом;

- возможность пайки деталей при соотношении толщин 1: 50 и более;

- - сочетание лазерной техники с микропроцессорами позволяет автоматизировать процесс пайки, улучшить качество соединения и снизить себестоимость продукции.

Недостатки способа:

- нестабильность выходных энергетических характеристик лазера, обусловленная пространственной и временной неоднородностью лазерного излучения;

- дороговизна;

- нежелательность применения флюсов и легкоиспаряющихся паст (целесообразно применять лазерную пайку в вакууме, в восстановительных или инертных газах).

Газопламенная пайка

Тепловая энергия при данном способе пайки образуется в результате сгорания какого-либо горючего газа в струе кислорода.

В газовых горелках для высокотемпературной пайки применяют ацетилен С₂Н₂. Пламя такой горелки имеет температуру до 3200 °С. Для получения ацетиленокислородного пламени используют горелки низкого давления инжекторного типа. Вместо ацетилена могут быть использованы природный газ, пропанобутановые смеси, водород. При этом применяются горелки высокого давления без инжекторного типа. Такие горелки целесообразно применять для пайки среднеплавкими припоями (Т < 800 °С).

Меньшую концентрацию тепловой энергии обеспечивает пламя паяльной лампы, работающей на керосине, бензине, спирте и пр. Вследствие своей компактности и удобства в работе паяльные лампы находят широкое применение при ремонтных работах и пайке малогабаритных и неответствен­ных изделий.

Нагрев незащищенных металлов при пайке приводит к значительному окислению их поверхности. Поэтому, как правило, при пайке горелками флюс наносят на паяемую деталь еще до подогрева, чтобы создать флюсовую защиту от окисления.

Нагрев при пайке ведут быстро, чтобы испарение растворителя (воды или спирта) произошло непосредственно при расплавлении флюса. Нагревают в первую очередь более массивную деталь или деталь с большей теплопроводностью.

При пайке следует учитывать и регулировать характер пламени. Для получения нормального пламени смесь должна содержать горючий газ и кислород в определенных соотношениях различных для разных газов.

При пайке припоями, содержащими цинк (например, латунь Л63), с помощью ацетиленовой горелки необходимо окислительное пламя с избытком кислорода или воздуха для уменьшения испарения цинка и предотвращения недопустимого насыщения водородом припоя. Пайку припоями без цинка производят слегка восстановительным пламенем с избытком горючего газа.

Характер газового пламени также выбирают в зависимости от паяемого металла. Медь и медные сплавы, (бронзы, латуни), стали, никель, инконель паяют в слегка восстановительном пламени; железо, различные стали, монель, никель и никель-медные сплавы можно также паять в нейтральном пламени.

Температуру нагрева деталей при газопламенной пайке можно контролировать с помощью термоиндикаторов плавления (например, ТП-36, ТП-44), представляющих собой термочувствительные вещества, изменяющие цвет при достижении определенных температур.

Плазменная пайка

Нагрев при данном способе пайки осуществляется плазмой, образуемой в плазмотроне (плазменных горелках). Дуга в плазмотроне возбуждается между вольфрамовым электродом и соплом.

Ионизированный газ (аргон, азот, водород или их смесь), имеющий высокую температуру, выходит в виде сужающейся струи плазмы и нагревает припой и паяемые детали, одновременно защищая место пайки от окисления. Плазменная горелка позволяет за счет изменения силы тока, диаметра сопла регулировать в широких пределах общее количество вводимого в паяемый стык тепла и величину поверхности нагрева.

Пайка паяльником

С помощью паяльников производится пайка низкотемпературными припоями с температурами плавления до 350 °С.

Перенос тепла в зону пайки осуществляется вследствие контакта рабочей части паяльника с паяемыми поверхностями. Рабочая часть паяльника — наконечник (или жало) изготавливается из меди. Медь применяется для этих целей из-за ее высокой теплопроводности, теплоемкости, способности хорошо смачиваться припоями. Однако вследствие ее повышенной растворимости в расплавленных припоях наконечники из чистой меди быстро изнашиваются. Повышенной износостойкостью характеризуются наконечники из медного сплава с добавками никеля, хрома, циркония.

Существует большое разнообразие паяльников, которые различаются способом нагрева, мощностью, формой. Они могут быть с периодическим и постоянным нагревом.

Паяльники с периодическим нагревом по мере их охлаждения подогреваются от постоянного источника тепла (пламени, электрической дуги). Аккумулированное их массивной медной рабочей частью тепло расходуется на расплавление припоя и нагрев паяемых деталей.

Паяльники с постоянным нагревом бывают электрические, в том числе дуговые, газовые и работающие на жидком топливе.

Наиболее распространены традиционные электрические паяльники с нагревательной спиралью внутри корпуса. Они применяются, как правило, при монтаже и ремонте радиоаппаратуры. Такие паяльники часто оснащены специальными терморегуляторами, не допускающими перегрева.

Нагрев при индукционной пайке осуществляется с помощью медных водоохлаждаемых индукторов (рис. 11.4.2), по которым проходит ток высокой частоты.

Рис. 11.4. Некоторые типы индукторов для индукционной пайки: а – наружный; б – внутренний; в - плоский

Преимущества индукционной пайки:

- большая скорость нагрева;

- локальность нагрева;

- процесс легко автоматизируется;

- пайку можно вести в любой среде.

Недостатки индукционной пайки:

- наличие деформаций и напряжений вследствие неравномерного нагрева паяемой конструкции;

- трудности точного контроля и регулирования температурного режима вследствие высокой скорости нагрева;

- ограниченные возможности пайки крупногабаритных и сложных по конфигурации конструкций.

⇐ Предыдущая56575859606162636465Следующая ⇒

Поделиться: