Очистные жидкости

ПРИПОИ

ФЛЮСЫ

Выбор материалов для монтажной пайки

Кристаллизация металлической прослойки

После удаления источника тепловой энергии наступает стадия кристаллизации металлической прослойки, которая оказывает большое влияние на качество паяных соединений. Кристаллизация в шве начинается на основном металле, который оказывает сильное ориентирующее воздействие на расплавленный припой, и на тугоплавких частицах. На структуру паяного соединения влияют зазор, так как он определяет температурный градиент расплава, величину и протяжённость области концентрированного переохлаждения, а также скорость снижения температуры. При прочих равных условиях уменьшение зазора, а, следовательно и толщины кристаллизующейся жидкости приводит к таким изменениям указанных факторов, что дендритная форма кристаллов (при зазоре 0,5…2 мм) постепенно уступает место ячеистой (0,3…0,4мм), а ячеистая – преобладающему росту кристаллов с гладкой поверхностью (0,1…0,2мм). Характерным для кристаллизации при пайке является ярко выраженная ликвация шва, связанная с образованием зональных неоднородностей, дендритных образований, отличающихся меньшей прочностью.

На качество паяных соединений оказывают существенное влияние не только технологические условия проведения пайки, но и правильный выбор материалов: флюсов, припоев, очистных жидкостей.

Флюсы, образуя жидкую и газообразную защитные зоны, предохраняют поверхность металла и расплавленного припоя от окисления, растворяют и удаляют плёнки оксидов и загрязнений с поверхности, улучшают смачивание металла припоем и растекание припоя за счёт уменьшения сил поверхностного натяжения. Выбор флюса производится, исходя из требуемой химической активности, которая должна быть наибольшей, в интервале температур, определяемом температурами плавления припоя. Он должен быстро и равномерно растекаться по паяемым материалам, хорошо проникать в зазоры и удаляться из них, легко вытесняться расплавленным припоем, быть экономичным. Правильно выбранный флюс ускоряет процесс пайки при минимально возможных температурах, что важно при сборке термически чувствительных элементов РЭА.

По своему составу флюсы делятся на две группы. К первой относятся смолосодержащие флюсы на основе канифоли или полиэфирных флюсующихся смол (ПН-9, ПН-56). Они обладают широкой универсальностью не снижают электрического сопротивления подложки ПП, не вызывают коррозии соединяемых металлов. Флюсы этой группы обладают слабой химической активностью и предназначены для пайки легко паяемых металлов.

Ко второй группе относятся коррозионные, активные флюсы не содержащие смол. Для повышения активности флюсов в и их состав вводят активизирующие добавки: анилин, гидрозин, триэтаноламин, диэтиламин и т.д. Основное применение они нашли в процессе лужения и восстановления паяемости монтажных элементов после хранения на складе.

В качестве припоев используются различные цветные металлы и их сплавы, имеющие более низкую температуру плавления, чем соединяемые металлы. Исходя из температуры плавления, припои разделяются на низко-, средне- и высоко температурные. Для пайки монтажных соединений РЭА применяют преимущественно низко- и среднетемпературные припои (Тпл £ 450⁰С). Основными компонентами низко- и среднетемпературных припоев являются олово и свинец, к которым для придания специальных свойств могут добавляться присадки сурьмы, серебра, висмута, кадмия. Так, серебро и сурьма повышают, а висмут и кадмий понижают температуру плавления и затвердевания припоя. Механическая прочность припоев повышается с увеличением содержания олова, при этом одновременно увеличивается и его стоимость, так как олово приблизительно в 20 раз дороже свинца.

К техническим требованиям относятся достаточная механическая прочность и пластичность, заданные теплопроводность и электрические характеристики, коэффициент термического расширения (КТР), близкий к КТР паяемого металла, коррозионная стойкость, как в процессе пайки, так и при эксплуатации соединений. припой должен быть экономичным и не содержать дефицитных компонентов.

Технологические требования к припою предусматривают хорошую смачиваемость соединяемых им металлов, высокие капилярные свойства, малый температурный интервал кристаллизации для исключения появления пор и трещин в паяных соединениях, возможность дозирования его в виде проволоки, трубок с наполнением их флюсом, шариков таблеток и т.п.

С появлением в технологии РЭА поверхностного монтажа усиленно разрабатываются припои в виде паяльных паст. Паяльная паста представляет собой однородную суспензию порошка легкоплавкого припоя (диаметр частиц 5…25 мкм) во флюсующей связке, в которой кроме флюса (обычно канифоль) входят активатор, растворитель, дефлокулянт, антиоксидант и др. Качество паяльной пасты определяется размерами частиц и степенью однородности гранулометрического состава. Чем меньше размеры шариков припоя, тем точнее паста будет нанесена через сетчатый трафарет на контактные площадки ПП.

Очистные жидкости предназначены для отмывки изделий от флюса после пайки. При выборе очистной жидкости необходимо учитывать состав остатков, её растворяющую способность, рабочую температуру, время и условия отмывки, влияние на элементы конструкции, токсичность и пожароопасность. Водорастворимые флюсы отмывают в проточной горячей (60…800С) и холодной воде с помощью мягких щёток. Канифольные флюсы в процессе индивидуальной пайки промывают этиловым (изопропиловым) спиртом. При групповой пайке применяют ультразвуковую очистку или очистку щётками в спирто-бензиновой смеси (1:1), трихлорэтилене или хлористом метилене. Хорошие результаты получены при использовании фреона или смесей на его основе. Фреон характеризуется высокой чистотой (98,8%) и низким поверхностным натяжением, в результате чего он проникает в мельчайшие отверстия. Этот растворитель не воспламеняется, не ядовит, не разрушает резину, лаки, краски и большинство полимеров, легко регенерируется путём дистилляции, но экологически опасен.

Выбор конкретного материала для пайки производят в соответствии с отраслевыми стандартами.