6.5. Технология монтажа пайкой

Наиболее распространен метод получения контактных соединений пайкой  - процесс, при котором очищенные от оксидов и органических загрязнений поверхности покрываются флюсом, нагреваются при одновременной подаче припоя и охлаждаются. Образуется соединение, которое должно обеспечивать заданную механическую прочность, высокую электропроводность, антикоррозийную стойкость при климатических условиях.

Качество паяного соединения зависит от тщательной подготовки соединяемых поверхностей. Способы очистки поверхностей: механические и химические.

Механические способы предусматривают механическое удаление поверхностного слоя металла с помощью острого инструмента (типа кожа, скребка), либо с помощью высокопроизводительной гидроабразивной обработки поверхностей.

Наиболее эффективна и производительна сухая или мокрая очистка с помощью вращающихся или осциллирующих щеток из синтетических материалов с введенными в его состав абразивными частицами.

Химическая очистка предусматривает удаление поверхностного слоя металла травлением и отмывку поверхности от загрязнения.

Травление выполняется растворами кислот. Состав раствора зависит от вида металла, концентрация зависит от необходимой скорости травления при заданной температуре раствора.

Отмывка производится растворителями типа спиртов, спиртобензиновых смесей путем окунания, струйной промывки и т.д.

Предварительное облуживание поверхностей используется при групповой пайке в серийном производстве. Облуживаются выводы навесных элементов, провода, кабели, жгуты. Облуживание должно быть выполнено по заданной поверхности. Поверхность припоя должна быть сплошной, без трещин, посторонних включений и т.д. Толщина припоя не должна быть более ,1-0,3 мм.

Контроль подготовленных поверхностей на паяемость. Известно большое количество методов контроля. Простейший контроль образец опускают во флюс, в расплавленный припой на заданное время. Далее оценивается площадь облуживания. Должно облудиться не менее 95% поверхности.

Флюсы для пайки.

Флюс служит для устранения пленки оксидов с поверхности металла и припоя при пайке, защите от окисления . Различают:

1. Флюсы для пайки низкотемпературными припоями при температуре плавления меньше 450^О С;

2. Флюсы для пайки высокотемпературными припоями при температуре плавления выше 450^О С.

Применение типа флюса зависит от вида или типа паяемого металла, используемого припоя, температуры пайки, назначения паяемого изделия (табл. 6.1).

Таблица 6.1

Марки флюсов

марки флюсов	паяемый металл	припой	область применения
канифоль марок А,В	медь, серебро, олово, цинк	оловянно-свинцовые, серебрянные	пайка и лужение проводников в изделиях спецназначения
ЛТИ-120	сталь, никель, олово, медь, цинк, серебро	оловянно-свинцовые, серебрянные	пайка и лужение проводников в изделиях широкого назначения
ФДГл	олово, медь, серебро	оловянно-свинцовые	пайка и лужение в изделиях широкого назначения

Припои для пайки.

Припой служит для создания металлургического соединения деталей с помощью металла или сплава, имеющего меньшую температуру плавления, чем соединяемые металлы. Требования к припою:

должен образовать соединение достаточной механической прочности, обладать заданными электрическими характеристиками, определенным коэффициентом теплового расширения, антикоррозийными свойствами;

хорошую смачиваемость металлов,максимально быструю кристаллизацию, возможность дозирования в виде проволоки, таблеток, шариков и т.д.

Припои изготавливают в виде слитков, прутков, проволоки, трубки с наполнением их флюсом (табл 6.2).

Таблица 6.2

Марки припоев

марка паяемый t плавления, область

материал ⁰ С применения

ПОС-70 медь,никель 183-238 пайка и лужение де-

и их сплавы, талей и монтажных

серебро,зо- проводов,жгутов,на-

лото,кадмий конечников

ПОС-61 183-190 пайка выводов ИС и

---  " --- ЭРЭ,ПП,микропрово-

дов,работающих при

t не выше 100^o С

ПГМ-65 медь,никель, 200 бесфлюсовая пайка

неметаллы с микросхем и навесны

покрытием элементов к ПП

медью,нике-

лем,серебром,

золотом

Процесс пайки включает следующие этапы: фиксация подготовленных элементов с подготовленными поверхностями пайки; нагрев поверхностей до определенной температуры в течение определенного времени; введение в зону пайки необходимого количества флюса и припоя; расплавление припоя со смачиванием им поверхности пайки; остывание припоя в условиях, исключающих взаимное смещение паяемых поверхностей.

Фиксация необходима для правильного расположения деталей, необходимого зазора для проникновения флюса и припоя, исключения смещения. Наиболее простой способ прижатие с помощью пинцета.

При групповой пайке фиксацию осуществляют с помощью гнезд для деталей, технологической рамки и т.д.

При пайке необходимо выдержать температуру пайки. Пониженная температура плохая смачиваемость припоем, дефект "холодная пайка". Увеличение температуры обугливание флюса, избыточное нанесение припоя. В зависимости от теплоемкости соединения выбирается мощность паяльника, которая обеспечивает нагрев поверхностей в заданное время.

При этом нужно учесть, что выше определенной температуры нельзя нагревать МС и ЭРЭ. При правильно подобранной мощности паяльника падение температуры стержня не должно быть более 20-40^o С.

Температура должна контролироваться термопарой и регулироваться напряжением. Качественная пайка выполняется в течение 2-6с. Для предотвращения перегрева применяются теплоотводы.

Флюс должен наноситься в минимальном количестве. На монтажные элементы проводов и кабелей флюс должен наноситься на расстоянии 2-3мм от торца изоляции.

Качественное соединение с вогнутыми галтелями припоя по шву и без избытка припоя, т.е. скелетная форма. Поверхность галтели д олжна быть сплошной, гладкой, глянцевой или матовой: без пятен и посторонних включений.

Формы паяных отверстий различны (рис.6.11).

металлизированные отверстия неметаллизированные отверстия

Рис.6.11. Формы паяных соединений

Отверстия должны быть заполнены припоем на всю пустоту, но не менее 2/3 высоты.

При пайке должны быть исключены растекания припоя за границы контактных площадок, уменьшающие расстояния между соседними соединениями или проводниками.

Качество паяных соединений проверяется 100%. В массовом производстве допускается выборочный контроль путем сравнения с эталоном.

После пайки необходимо удалить остатки флюса, способные привести к снижению сопротивления изоляции диэлектрических материалов, к коррозии.

Способ очистки отмывка в моющих средах различного состава по заданным режимам с помощью мягких щеток или кистей. В серийном производстве очистка выполняется на виброустановках с частотой 50 Гц и амплитудой 1-2мм.

Промывка должна гарантировать отсутствие или низкое содержание примесей, в том числе флюсов.

6. 8. ТЕХНОЛОГИЯ МОНТАЖА ЖГУТАМИ

Жгутовой монтаж монтаж объемными проводниками, объединенными в жгуты, с использованием контактных соединений, полученных пайкой, накруткой, и разъемных соединений.

Требования к жгутовому монтажу:

1. минимальная длина связей;

1. надежность электрических и механических контактов;

1. помехозащищенность;

1. использование разноцветных проводов для цепей различного типа;

1. технологичность при настройке и ремонте аппаратуры.

Конструктивно жгуты делят на межблочные и внутриблочные; плоские, объемные, с подвижными ответвлениями; по степени сложности (число ответвлений, замкнутых ветвей).

Жгутовой монтаж выполняется монтажными проводами и кабелями различного назначения и типа.

Изоляция проводов может быть разной: полихлорвиниловой, капроновой и пластмассовой, резиновой и т.д. Выбор определяется условиями эксплуатации. При нормальных условиях  используются провода с полихлорвиниловой изоляцией; при повышенной влажности и температуре используется изоляция из стекловолокна или фторопласта.

Требования к проводам: соответствие изоляции току и допустимому падению напряжения; механическая прочность, гибкость, эластичность, отсутствие повреждений, применение цветной изоляции (маркировочных бирок).

Расчет размерной цепи провода проводится с учетом запаса на перепайку и компенсацию изгибов у контактных соединений. Отклонения должны учитывать допуски на геометрические размеры каркаса, крепления жгута, длину проводов при раскладке, установку технологических шпилек и т.д.

Жгутовой монтаж позволяет изготовить жгут вне аппаратуры, т.е. параллельно с ее сборкой и другими видами электрического монтажа. Монтаж выполняется следующим образом.

Провода укладывают согласно монтажной или принципиальной схемы на собранном каркасе. Концы проводов маркируются, измеряется их длина и заносится в таблицу монтажных соединений.

 Пример.

N провода марка сечение длина трасса

провода провода,кв.мм провода,мм соединения

1-2 МГШВ 0 ,5 30 1Р2-10Ш1

1-6 БПВ1 1,0 160 6Ш2-3П7

соединение контакта 1 реле 2 с контактом 1 разъема Ш1 выполнить проводом МГШВ сечением 0,5кв.мм, длиной 30мм, уложив по трассе с обозначением 1-2.

После укладки провода складывают в жгут; жгут снимают с каркаса, эскиз используется для разработки шаблонов, на которых осуществляют сборку опытного жгута, а затем корректировку.

Основные этапы изготовления жгутов:

1. подготовка монтажных проводов;

1. раскладка проводов на шаблоне;

1. вязка жгута;

1. размещение жгута на каркасе;

1. получение контактных соединений.

Подготовка монтажных проводов: мерная резка, удаление изоляции, маркировка, облуживание, свивание проводов.

Резка проводов выполняется вручную (ножницы, кусачки); в серийном производстве автоматами для мерной резки с одновременным снятием изоляции.

Зачистка от изоляции выполняется на 7-10мм для большинства, на 10-15мм для многожильных проводов. Различные способы зачистки: надрез, электрообжиг, терморазмягчение с последующим стягиванием изоляции.

Текстильная, пластиковая, пленочная изоляции путем надреза или обжига.

Многослойная изоляция: наружная изоляция удаляется электрообжигом, внутренняя расплетается, скручивается и обрезается на расстоянии 1мм от торца внешней изоляции.

Термомеханическая зачистка выполняется специальными приспособлениями, основными элементами которых являются нить накаливания и губки-ножи.

Изоляция прожигается нитью, губками стягивается. Способ позволяет снять изоляцию с экранированных проводов, и коаксиальных кабелей, имеющих наружное полихлорвиниловое покрытие сверху экранирующей оплетки, без повреждения оплетки за 2-3сек.

Оплетка снимается круговой отсечкой (винтовой срез вращающими фрезами и ножами, и т.д.).

После снятия изоляции оголенные концы проводов зачищают, подготовленные концы подвергают горячему облуживанию путем погружения в ванну с припоем.

Маркировка осуществляется с помощью бирок, липких лент, нанесением обозначения на изоляцию проводов. Цветная изоляция используется при монтаже внутри блока. Цвет на электромонтажной схеме обозначается сокращениями или цифровыми шифрами. Наиболее распространена маркировка с помощью бирок, изготовленных из полихлорвиниловых трубок. Бирка закрепляется на конце провода, должна перекрывать обрез изоляции на 1-3мм. Условные обозначения наносятся на трубки.

Свивание проводов выполняется для исключения электрических наводок. Шаг свивания 10-40мм. Операция выполняется вручную с помощью дрели или на спецстанках.

Раскладка проводов на шаблоне позволяет изготовить жгут вне ЭВА. Используются плоские и объемные шаблоны. Плоский шаблон основание, на котором расположены шпильки в соответствии с конфигурацией жгута. Объемный шаблон позволяет раскладку проводов и их фиксацию в трех плоскостях.

Правила раскладки проводов на шаблоне:

жгут изготавливается из проводов, близких по диаметру изоляции (например, от 1 до 3 мм; от 3 до 6 мм);

экранированные провода должны быть расположены внутри жгута. Экраны разделывают и спаивают;

внутри жгута укладываются короткие провода с малым сечением, длинные провода снаружи, запасные провода должны находиться снаружи с обеспечением доступа к их концам.

Последовательность раскладки определяется таблицей соединения с учетом правил.

Вязка жгутов. Для вязки применяются нитки, шнуры, тесьму, изоляционные ленты, трубки и т.д. Операция выполняется на шаблоне.

Шаг вязки t зависит от сечения проводов, числа проводов n и диаметра жгута D.

Сечение провода до 0,35кв.мм Сечение провода более 0,35кв.мм

n,штук t,мм D,мм t,мм

<5 5-10 <=10 15-20

5-15 10-12 11-30 8-20

15-20 12-18 >30 30-40

>20 <=25

Вязка выполняется в одну, две нитки и более вручную или с помощью приспособления.

Для защиты от механических повреждений жгут по всей длине (на определенном участке) обматывается изолентой. Если жгут из проводов с хлопчатобумажной или шелковой изоляцией, то для защиты от влаги жгут пропитывается водоотталкивающим составом.

Для защиты от воздействия высокой температуры жгуты помещают в трубчатые, полосовые, плетеные оболочки.

В серийном производстве используются конвейерные линии для изготовления жгутов, где технологический процесс разбит на ряд мелких операций, снабжен шаблонами, пистолетами для вязки жгутов, приспособлениями для снятия изоляции, установкой для лужения проводов.

Размещение жгута. Жгут укладывается в соответствии с монтажной схемой. Перед монтажом контролируется наличие маркировки, отсутствие повреждений токоведущих жил и изоляции, качество лужения.

Жгут на каркасе крепится металлическими скобами с установкой изоляционных прокладок. Расстояние между скобами 200-500мм, зависит от диаметра жгута.

Одновременно с укладкой жгута выполняется развод проводов к соответствующим контактам. Допускается наложение жгутов или их участков.

При прокладке жгутов на переходе от неподвижной части к подвижной или при огибании острых ребер используются бандажи из текстовинита или лакоткани. Для сохранения жгутов от механических повреждений при прокладке через отверстия применяются изоляционные трубки (втулки), диаметр которых допускает свободное пропускание жгута. Вместо втулки используется липкая лента, лакоткань.