Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

по трэс

.pdf
Скачиваний:
58
Добавлен:
16.03.2016
Размер:
7.61 Mб
Скачать

Путем введения легирующих добавок в систему Sn—Pb получают припои, отличающиеся повышенной механической прочностью (Sb), пониженной температурой плавления (Bi, Cd, In), повышенной электропроводностью (Ag), пригодностью к УЗ-пайке (Zn), пайке полупроводниковых приборов (In, Au, Ga) и др. (табл. 7.3).

Табл. 7.3. Характеристики специальных припоев

Марка припоя

 

Состав, %, (остальное — сви-

 

Температура

 

Область применения

 

нец)

 

 

плавления, °С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Повышенной прочности

ПОС 4-6

 

Олово 4—3,

сурьма 5—6

 

245—265

 

Пайка медных сплавов с повышенной прочностью

 

 

 

ПОССу 10-2

 

Олово 8—10,

сурьма

 

268—285

 

Пайка медных и никелевых сплавов с повышенной прочно-

 

 

2—3

 

 

 

 

стью

 

 

 

 

 

 

 

Особолегкоплав-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кие

ПОСК 50-18

 

Олово 50, кадмий 18

 

142—145

 

Пайка чуствительных к перегреву элементов, серебряных по-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

крытий

ПОСВ 33

 

Олово 33, висмут 33

 

120—130

 

Лужение печатных плат

ПОСВ 50 (сплав

 

Олово 25, висмут 50

 

90—92

 

Лужение ПП и МПП

Розе)

 

 

 

 

 

 

 

ПОСВ 50К

 

Олово 12,5, кадмий 12,5,

 

66—70

 

Пайка предохранителей

(сплав Вуда)

 

висмут 50

 

 

 

 

 

ПОИ 50

 

Олово 50, индий 50

 

117

 

Пайка подложек ГИС, БГИС, феррита, керамики

 

 

 

 

 

 

 

Серебросодер-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

жащие

ПСр 45

 

Серебро 45, медь 30,

 

660—725

 

Пайка изделий из меди и стали при повышенных статических

 

 

 

 

 

цинк 25

 

 

 

 

и вибрационных нагрузках

ПСр 2,5

 

Олово 5, серебро 2,5

 

295—305

 

Пайка медных волноводов с гальваническим серебряным по-

 

 

 

 

 

 

 

крытием

ПСр 1,5

 

Олово 15, серебро 1,5

 

265—270

 

Пайка и лужение ЭРЭ, работающих при температуре до 200 °С

ПОССр 2

 

Олово 60, серебро 2

 

169—173

 

Пайка и лужение по серебряным покрытиям

 

 

 

 

 

 

 

Для УЗ-пайки

 

 

 

 

 

 

 

П150А

 

Олово 40, цинк 3,5,

 

150—165

 

Пайка и лужение деталей из керамики и ферритов с примене-

 

 

 

 

 

кадмий 56

 

 

 

 

нием ультразвука

ПОЦ 10

 

Олово 90, цинк 10

 

199—210

 

 

(П200А)

 

 

 

 

 

 

 

ПОЦ 80

 

Олово 80, цинк 20

 

200—250

 

Пайка алюминиевых, титановых сплавов с применением ульт-

(П250А)

 

 

 

 

 

 

развука

П300А

 

Кадмий 40, цинк 60

 

266—310

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для пайки полупроводниковых приборов

ПОС 3л3

 

Олово 60, золото 3,0

 

 

Пайка полупроводниковых приборов

 

 

180-215

 

ПГлМ 65

 

Галлий 65, медь 34—36

 

50

 

Пайка термочувствительных элементов с самоупрочнением

 

 

 

 

 

 

 

 

Выбор марки припоя определяется требуемой механической прочностью и электропроводностью соединений, максимально допустимой температурой пайки, типом основного металла и технологического покрытия, а также технико-экономическими и технологическими требованиями. Наиболее распространенным припоем для монтажной пайки является оловянно-свинцовый припой ПОС 61, который отличается низкой температурой плавления, узким интервалом кристаллизации, хорошей жидкотекучестью и низким электросопротивлением. Эти факторы способствуют применению групповых методов пайки с высокой производительностью.

Обогащенный медью припой ПОС 61М предназначен в основном для ручной пайки, так как в нем замедляется эрозия паяльного медного жала. При объемном монтаже, в частности пайке штепсельных, высокочастот-

178

ных и коаксиальных разъемов, кабелей, требующих повышенного нагрева, используют малооловянистые припои ПОС 40, ПОС 30. Пайку и лужение термочувствительных элементов ведут особолегкоплавкими припоями ПОСК 50, ПОСВ 50, ПОСВ 33. Пайку деталей с покрытиями, содержащими серебро, золото, индий, палладий, проводят припоями, в состав которых входят эти элементы.

Припои выпускают в виде литой (рис. 7.18, а) или прессованной (рис. 7.18, б) проволоки, в которой каждое зерно припоя окружено канифолью, при общем ее содержании 0,8—1,2 % ( по массе), а также заполненной флюсом одно- (рис. 7.18, в), трех- (рис. 7.18, г) или пятиканальной трубки. Применение трубчатого припоя при ручной пайке сокращает на 30—40 % расход припоя из-за более оптимального дозирования.

Для успешного проведения операции пайки применяют флюсы, которые должны удовлетворять следующим требованиям:

температура плавления — не выше температуры плавления припоя;

полностью растворять оксиды основного металла, но не образовывать с ним трудноудаляемых химических соединений;

Рис. 7.18. Структура трубчатых припоев

остатки флюса должны легко удаляться с поверхности основного металла после пайки и не вызывать коррозии паяного соединения;

флюс и продукты его разложения при выполнении пайки не должны выделять удушливых или вредных газов, т. е. флюс должен быть термически стабилен в заданном интервале температур.

В зависимости от температурного интервала активности флюсы подразделяются на низко- и высокотемпературные. Основными параметрами флюсов являются: химическая активность; термическая стабильность; тем-

пературный интервал флюсования Тф=(Та Тп.ф), где Та — температура активации; Тп.ф — температура потери флюсующих свойств; активность растекания (оценивается коэффициентом растекания припоя).

Основные типы флюсов для монтажной и конструкционной пайки приведены в табл. 7.4. Смолосодержащие флюсы на основе канифоли имеют органическое происхождение. С химической точки

зрения канифоль является нелетучей фракцией смолистых веществ хвойных деревьев, в ее состав входят абие-

тиновая и пимаровая кислоты, которые при температуре 225—300 °С растворяют тонкие оксидные пленки на меди и олове. К достоинствам флюсов на основе канифоли относятся нетоксичность, отсутствие коррозийного действия, длительная сохраняемость. Недостатки — малая активность, трудность удаления смолистых остатков, вредность, поэтому пары канифоли необходимо удалять с рабочего места путем вентиляции.

Для повышения активности флюсов в их состав вводят активирующие добавки: анилин С6Н5NH2, гидразин, триэтаноламин N(CH2CH2OH)3, диэтиламин солянокислый (C2H5)2NH4HCl, а также органические кислоты: салициловая, адипиновая, щавелевая, лимонная, молочная и др. При этом необходимо, чтобы в температурном интервале пайки добавки со щелочными свойствами (триэтаноламин) нейтрализовали остатки веществ, имеющих кислотные свойства (салициловая кислота, диэтиламин солянокислый и др.).

179

Смолосодержащие флюсы удаляются последовательной трехкратной промывкой в смеси (1:1) бензина и этилового спирта при 20 °С, спирто-фреоновой смесью или УЗ-обработкой. Водорастворимые флюсы удаляются струйной промывкой в горячей проточной воде с последующей протиркой щетками.

Табл. 7.4. Характеристики флюсов для пайки в производстве ЭА

Марка

 

Химический состав, % (остальное —

этиленовый

 

Активность на ме-

Область применения

флюса

 

спирт)

 

 

ди при 260 °С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Некоррозионные смолосодержащие

ФКСп

 

Канифоль сосновая 10—40

 

 

Пайка и лужение ЭРЭ, ИМС в изделиях специального на-

 

 

 

1,0

ФКТ

 

Канифоль сосновая 10—40,

тетрабро-

 

1,2

значения, Тф=200—300 °С

 

 

мид-дипентен до 0,1

 

 

 

 

ФПЭт

 

Смола полиэфирная ПН-9 (ПН-56)

 

1,5

Монтажная пайка, консервация деталей Тф=200—400 °С

 

 

20—30, этилацетат 70

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коррозионные смолосодержащие активированные

ФКТС

 

Канифоль сосновая 15—30,

салицило-

1,2

Монтажная пайка при условии полного удаления остатков

 

вая кислота 3,0—3,5,

триэтаноламин 1,0—

 

флюса, Тф=200—300 °С

 

1,5

 

 

 

 

 

 

ЛТИ 120

 

Канифоль сосновая

20—25,

диэтила-

2,0

Пайка и лужение элементов в изделиях широкого потребле-

 

мин

солянокислый

3—5,

триэтаноламин

 

ния при полном удалении остатков

 

1—2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Водорастворимые

ФТБ

Бензойная кислота 4,0—4,5,

триэтано-

1,1

Механизированная и ручная пайка ЭРЭ в изделиях бытовой

 

ламин 1,0—1,5

 

 

ЭА, Тф=225—325 °С

ФТС

Кислота салициловая 4,0—4,5, триэта-

1,2

 

 

ноламин 1,0—1,5

 

 

 

ФГСп

Гидразин солянокислый 2—4

 

1,5

Пайка и лужение деталей бытовой ЭА

ФДФс

Диэтиламин солянокислый 20—25, ки-

2,5

Пайка деталей из черных и цветных металлов и сплавов при

 

слота

ортофосфорная 20—25,

этиленгли-

 

полном удалении остатков, Тф=180—310 °С

 

коль —

остальное

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Высокотемпературные

200

Борный ангидрид 70—62,

бура 17—21,

5,1

Пайка меди и ее сплавов, сталей, Тф=650—670 °С

 

 

кальций фтористый 13—17

 

 

 

 

 

 

 

34 А

Хлористый

калий —

50,

хлористый

5,0 на АМц

Пайка алюминиевых и титановых сплавов,

Тф=415—435

°С

 

литий — 32, фтористый натрий —10,

хло-

 

 

 

 

 

ристый цинк — 8

 

 

 

 

 

 

 

 

Ф370А

Калий хлористый 51—46,

хлористый

9,2 на АМц

Пайка алюминиевых и титановых сплавов,

Тф=360—380

°С

 

литий 36—39,

натрий

фтористый

4—5,

 

 

 

 

 

кадмий хлористый 9—10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для высокотемпературной пайки используют буру — обезвоженный тетраборнокислый натрий Na2B4O7. Наиболее низкие температуры плавления среди боратных флюсов имеют системы B2O3—N 2O · (B2O3)2, содер-

жащие 15—20 % борного ангидрида (570—650 °С). Для пайки алюминиевых и магниевых сплавов применяют легкоплавкую эвтектику солей KCl—LiCl—NaCl, которая обеспечивает хорошую жидкотекучесть при темпера-

туре 450—500 °С. Такие флюсы обладают высокой химической активностью, поэтому их остатки после пайки должны удаляться особенно тщательно.

Технология поверхностного монтажа обусловила широкое применение припойных (паяльных) паст, представляющих собой механическую смесь порошка припоя, связующего вещества, флюса и некоторых других

180

компонентов. В настоящее время это один из наиболее перспективных, удобных и гибких способов дозирования паяльных материалов в условиях автоматизированного производства.

Припойная паста обеспечивает значительную (до 30—50 %) экономию припоя благодаря точному дозированию, а клеящие свойства позволяют использовать ее для фиксации элементов перед пайкой. Основным компонентом пасты является порошок припоя (75—95 % по массе) в виде сферических частиц диаметром 10—150 мкм, получаемых УЗ-распылением жидкого припоя. В качестве связующих веществ используют органические смолы или их смеси. Кроме них в пасту вводят разбавители, пластификаторы, тиксотропные вещества. Последние препятствуют оседанию частиц припоя при хранении, повышают разрешающую способность пасты, обеспечивают заданный диапазон вязкости.

Для распыления припоя применяют УЗ-установки на магнитострикционных (рис. 7.19) или пьезоэлектрических преобразователях. Получают порошки припоев ПОС 61, ПОИн 52, ПОСК 50-18 с размером сферических частиц 10—160 мкм, в которых содержание кислорода по массе из за распыления в среде инертного газа не превышает 5·10–2 %. Средний размер распыляемых частиц определяется так:

d = 0,3 3

 

8 π σ

 

,

 

 

 

ρ f 2

где σ — коэффициент поверхностного натяжения припоя; ρ — плотность припоя; f — частота УЗ-колебаний.

Рис. 7.19 Схема установки УЗ-распыления припоя: 1 − подача расплава; 2 − резонатор;

3 − ступенчатый волновод-концентратор; 4 − преобразователь; 5 − подача газа; 6 − тара

Промышленность ряда стран выпускает припойные пасты, различающиеся маркой припоя, составом флюса и другими свойствами (табл. 7.5).

Табл. 7.5. Характеристики припойных паст

Марка пасты

Тип припоя

Флюсы

Температурный интервал, °С

 

 

 

 

ПП1-180

ПОС 61

Активированная канифоль

220—250

ППЛ-06-61

ПОС 61

То же

220—250

ПП1-40

ПОСК 50—18

»

170—180

SC3301 (Heraeus, Германия)

Sn — 63 %, Pb — 37 %

Производные органических кислот

210—235

SC6004 (Heraeus, Германия)

Sn — 48 %, In — 52 %

То же

145—170

 

 

 

 

181

7.4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ПАЙКИ

Индивидуальная пайка применяется при монтаже блоков в условиях мелкосерийного производства, а также во всех случаях ремонтных работ. ТП индивидуальной пайки состоит из следующих операций: фиксации соединяемых элементов, нанесения дозированного количества флюса и припоя, нагрева места пайки до заданной температуры и выдержки в течение фиксированного времени, охлаждения соединения без перемещения паяемых деталей, очистки и контроля качества соединения.

Для обеспечения надежности паяных соединений предусматривают:

·механическое закрепление элементов и монтажных проводников на контактных лепестках и гнездах при объемном монтаже;

·выбор оптимальных зазоров в конструкции паяных соединений между поверхностями монтажных элемен-

тов.

При пайке оловянно-свинцовыми припоями такие зазоры определяются по формуле

d = dотв - dв ³ 0,2 - 0,3 ,

где dотв — диаметр металлизированного отверстия; dв — диаметр вывода ЭРЭ.

Основные типы монтажных соединений в производстве ЭА показаны на рис. 7.20. Пайка выводов 1 в неметаллизированные отверстия печатных плат 2 (рис. 7.20, а) отличается тем, что припой 3 не полностью заполняет монтажное отверстие. Вследствие этого снижается механическая прочность соединения, повышается вероятность отслоения контактных площадок 4. Соединение с полным пропаем металлизированного отверстия (рис. 7.20, б) получается при рациональном выборе зазора и большом времени пайки в условиях хорошей смачиваемости металлизированного отверстия. Соединение, показанное на рис. 7.20, в, формируется при точном совмещении вывода с контактной площадкой (фиксация элемента).

Рис. 7.20. Типы монтажных соединений

Температура пайки выбирается из условия наилучшей смачиваемости припоем паяемых деталей и отсутст-

вия значительного теплового воздействия на паяемые элементы. Практически она на 20—50 °С выше температуры плавления припоя. Как видно из графической зависимости (рис. 7.21), на участке А смачивание недостаточное, С — максимальное, В — оптимальное (не вызывает перегрева припоя и паяемых материалов).

182

Рис.7.21. Зависимость площади смачивания от температуры при-

поя

Требуемый температурный режим при индивидуальной пайке обеспечивается теплофизическими характеристиками применяемого паяльника:

температурой рабочего конца жала;

степенью стабильности этой температуры, обусловленной динамикой теплового баланса между теплопоглощением паяемых деталей, теплопроводностью нагревателя и теплосодержанием паяльного жала;

мощностью нагревателя и термическим КПД паяльника, определяющими интенсивность теплового потока

впаяемые детали.

В технологии ЭА поддержание на заданном уровне температуры жала паяльника является весьма важной задачей, поскольку при формировании электромонтажных соединений на печатных платах с использованием микросхем, полупроводниковых приборов и функциональных элементов, термочувствительных и критичных к нагреву, возможны выход из строя дорогих и дефицитных элементов, снижение надежности изделия. Особенно критична к температурному режиму ручная пайка паяльником, которая имеет следующие параметры: темпера-

тура жала паяльника 280—320 °С, время пайки не более 3 с. Однако из-за интенсивной теплоотдачи сначала в припой, набираемый на жало, а затем в паяемые элементы температура рабочей части жала паяльника снижает-

ся на 30—110 °С и может выйти из оптимального температурного интервала пайки (рис. 7.22).

Рис. 7.22. Термический цикл пайки паяльником

Соотношение времени пайки и продолжительности пауз между пайками должно обеспечить восстановление рабочей температуры паяльного жала. Длительность восстановления зависит от теплопроводности жала, его длины, эффективной мощности нагревателя и степени охлаждения при пайке. Рекомендуемые мощности паяльников: для пайки ИМС и термочувствительных ЭРЭ 4, 6, 12, 18 Вт, для печатного монтажа 25, 30, 35, 40, 50, 60 Вт, для объемного монтажа 50, 60, 75, 90, 100, 120 Вт.

183

КПД паяльников имеет в настоящее время тенденцию к повышению от 35 до 55 % в связи с применением внутреннего обогрева жала вместо внешнего. Напряжение питания нагревателя выбирается равным 24, 36, 42 В, а в бытовых паяльниках — 220 В.

Стабилизация температуры рабочего жала паяльников достигается несколькими способами:

∙ тиристорным терморегулятором, состоящим из датчика температуры, закрепляемого в паяльном жале на расстоянии 30—40 мм от рабочего торца и схемы управления. Точность регулирования температуры непосред-

ственно в датчике достигает ± 2 °С, однако на рабочем конце жала она достигает ± 5—10 °С за счет инерционности теплового поля (прибор "Термит");

нагревателем с переменным электросопротивлением, зависящим от температуры. Например, в монтажном паяльнике фирмы Philips (Германия) нагревательный элемент состоит из агломерата свинца и бария, сопротивление которого возрастает в сотни раз при нагревании выше точки Кюри, в результате чего сила тока снижается

ипаяльник остывает, а после охлаждения ниже точки Кюри процесс развивается в обратном порядке;

использованием магнитного датчика (рис. 7.23), изменяющего свои свойства при нагреве выше точки Кюри, в результате чего в паяльнике фирмы Weller (США) происходит отключение нагревателя;

использованием массивного паяльного жала и близким расположением нагревателя.

Рис. 7.23. Паяльник фирмы Weller с термостабилизацией: 1 − включатель; 2 − постоянный магнит;

3 − датчик; 4 − нагреватель

Паяльные жала характеризуются следующими геометрическими параметрами: длиной, диаметром, формами загиба жала и заточки рабочего конца. Длина жала зависит от пространственного расположения паяных соединений и может быть от 10 мм (микропаяльники) до 30—50 мм (паяльники для объемного монтажа). Диаметр жала должен в 15—25 раз превышать диаметр проводника и выбирается из ряда предпочтительных диа-

метров: 0,5; 0,8; 1,5; 3; 5; 8; 10 мм.

Форма загиба жала выбирается в зависимости от глубины монтажа и интенсивности тепловой нагрузки, а также пространственного расположения паяемых соединений (табл. 7.6, рис. 7.24).

Рис. 7.24. Формы загиба паяльных жал

184

Табл. 7.6. Унифицированный ряд загиба паяльных жал

Индекс

Угол загиба,

 

Характеристика применения

жала

град.

 

 

 

Глубина монтажа

Интенсивность нагрузки

Расположение соединений

 

 

 

 

 

А

0

Большая

Любая

Разнотипное

Б

90

Средняя

Средняя

Однотипное

В

120

Небольшая

То же

Многообразие пространственного поло-

Г

135

То же

Высокая

жения

 

 

 

 

 

Форма заточки жала зависит от плотности монтажа, размеров контактных площадок, интенсивности тепловой нагрузки (рис. 7.25, табл. 7.7).

Табл. 7.7. Унифицированный ряд заточки паяльных жал

Номер

Конфигурация

L,

 

Характеристика применения

 

заточки

жала

мм

 

 

 

Плотность монтажа

Размер контактных площадок

Интенсивность тепловой нагрузки

 

 

 

 

 

 

1

Две рабочие плоскости

2

Высокая

Небольшой

Небольшая

2

То же

4

То же

Средний

Средняя

3

То же

6

Средняя

Большой

Высокая

4

Одна рабочая плоскость

5

Высокая

Средний

Средняя

5

Три рабочие плоскости

3

Средняя

Средний

То же

6

Увеличенная поверхность

до 1

Высокая

Небольшой

»

 

 

 

 

 

 

Для унификации паяльных жал введены следующие их обозначения из трех знаков: первый определяет диаметр жала, второй (буква) — угол загиба жала, последний (цифра) — номер заточки, например 8Б6, 5А4 и т. д.

Рис. 7.25. Формы заточки

паяльных жал

Эрозионная стойкость жала паяльника определяет его долговечность. Обычное медное жало из-за интенсивного растворения в припое после 1000 паек теряет форму и нуждается в заточке. Для защиты жала применяют гальваническое покрытие никелем толщиной 90—100 мкм, что удлиняет срок службы жала примерно вдвое. Перспективное решение проблемы — применение порошковых спеченных сплавов медь— вольфрам. Повышенная термо- и износостойкость вольфрама удачно сочетается с хорошей теплопроводностью меди. Гарантированная пористость материала улучшает смачивание жала припоем.

Паяльник фирмы Weller для ремонтно-монтажных работ имеет: время нагрева жала до температуры 270 °С

— 6 с; встроенную подсветку зоны пайки; время работы от кадмиевой батарейки — около 10 ч; три сменных жала диаметрами 0,8; 1,5; 2,5 мм и длиной 63 мм; удобный дизайн, обеспечивающий включение питания нажатием кнопки непосредственно перед выполнением пайки. Эта фирма выпускает устройства типа HEAT-A-DIL для распайки ИМС и ремонта электронных блоков на печатных платах, имеющие сменные насадки для ИМС с различным количеством выводов и экстракторы для демонтажа ИМС с печатных плат.

185

Фирма Pace Inc. (США) выпустила микропортативный прибор MP-1 для припаивания и распаивания элементов (рис. 7.26), предназначенный для ремонтных работ в различных условиях и работающий от сети 220 В или 12-вольтной батареи. Время нагрева паяльника — 1 мин, обеспечивается надежный контроль температуры наконечника паяльника.

Ряд зарубежных фирм выпускает паяльные станции, состоящие из стабилизированного блока питания, паяльника с набором сменных жал и вакуумного отсоса припоя из зоны пайки, представляющего собой конструкцию типа медицинского шприца с пружиной.

7.5. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ПАЯНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Процессы контроля при монтаже ЭА включают: проверку соединяемых материалов на паяемость, контроль технологических режимов пайки, оценку качества соединений.

Паяемость характеризует способность паяемого материала вступать в физико-химическое взаимодействие с расплавленным припоем и образовывать надежное паяное соединение. Паяемость зависит от физикохимической природы металлов, способа и режимов пайки, флюсующих сред, условий подготовки паяемых поверхностей.

Рис. 7.27. Схема растекания капли припоя

Рис. 7.28. Схема прибора для измерения высоты капли

растекшегося припоя

Поскольку для образования спая необходимо и достаточно смачивания поверхности основного металла расплавом припоя, это гарантирует с физической стороны процесса паяемость, а с технологической условие соблюдения режимов процесса пайки. Паяемость металлов оценивают несколькими методами:

1) замером площади растекания припоя и определением коэффициента растекания Кр:

Kp = Sp / S0 ,

где S0, Sp — площади дозы припоя до и после растекания соответственно (рис. 7.27); 2) определением Kp по высоте капли растекшегося припоя:

Kp = (H0 H p ) ,

H0

где H0, Hp — высота капли припоя до и после растекания;

3)краевым углом смачивания θ;

4)по высоте или времени подъема припоя в капиллярном зазоре;

186

5) по усилию, действующему на образец металла, погружаемого в припой. Высота капли до растекания находится из условия несмачивания поверхности:

 

 

 

 

 

H 0 =

2 σ1,2

(1 − cos θ)

 

 

,

 

 

 

 

 

ρ g

где ρ — плотность припоя; g — ускорение свободного падения.

Для измерения высоты капли припоя после растекания разработан прибор, в основу которого положен принцип бесконтактного измерения высоты капли с помощью индуктивного преобразователя (рис. 7.28). Он содержит индуктивный преобразователь 1, высокочастотный генератор 2, измеритель частоты 3 и регистрирующий прибор 4. В осевом отверстии катушки индуктивного преобразователя жестко закреплена игла 5 из материала, смачиваемого припоем 6. Игла устанавливается на исследуемую поверхность образца 7, длина иглы должна превышать высоту капли припоя при полной несмачиваемости исследуемого материала. Для расплавления навески припоя используют нагреватель 8.

Рис. 7.29. Схема приложения знакопеременных нагрузок:

1 − основа; 2− припой; 3 − вывод

Перед началом испытаний в центре образца размещают навеску припоя дозированной массы 250 мг и дозированный объем флюса (0,01 мл). Включают нагреватель и устанавливают на заданном уровне температуру испытаний. С помощью секундомера фиксируют начало и конец растекания капли припоя, определяют частоту по показаниям прибора и, применяя построенную для данного материала номограмму, находят высоту капли растекшегося припоя, а затем коэффициент растекания припоя.

По критерию паяемости все многообразие современных паяемых материалов различной физико-химической природы можно классифицировать на следующие основные группы: легкопаяемые, среднепаяемые, труднопаяемые и непаяемые (табл. 7.8).

Табл. 7.8. Классификация материалов по паяемости

Группа материалов

Материалы

Kp

θ, град.

 

 

 

 

Легкопаяемые

Олово, золото, серебро, медь и их сплавы

0,97 — 0,80

0—12

Среднепаяемые

Бронза, латунь, никель, цинк, стали малоуглеродистые

0,82 — 0,60

5—20

Труднопаяемые

Нержавеющая сталь, магний, алюминий, титан, молибден, тантал

0,60 — 0,50

20—40

Непаяемые

Керамика, стеклокерамика, ферриты, полупроводники

120—160

 

 

 

 

Контроль качества предусматривает следующие виды оценки паяных соединений:

по внешнему виду с использованием эталона паяного соединения при 100 %-м контроле;

прочности соединений на отрыв при выборочном контроле на образцах-свидетелях;

187