Следует иметь в виду, что по сравнению с обычными электрическими печами при высокочастотном нагреве расходуется меньше электрической энергии. Использование высокочастотных печей позволяет при меньшей площади получить больший съем продукции, а процесс пайки легче поддается машинизации и автоматизации.
Обычно для индукционного нагрева металлов используются ламповые плавильно-закалочные высокочастотные генераторы с выходной мощностью 10–60 кВА и частотой 200–600 кГц.
При индукционном нагреве места соединения прежде всего нагреваются внешние поверхности (деталей и припоя), а нагрев у зазора происходит в результате теплопроводности и поэтому более медленно. Применение генераторов мощностью более 30 кВА при пайке не рекомендуется из-за возможности оплавления поверхности детали, раннего расплавления припоя вследствие теплопроводности.
При разработке паяного соединения, предназначаемого для индукционного нагрева, необходимо знать максимальные и минимальные размеры индукторов, которые могут быть применены с имеющимся генератором. Увеличение зазора между индуктором и местом шва уменьшает скорость нагрева. Обычно этот зазор колеблется в пределах от 2 до 20 мм. При пайке тонкостенных деталей удобны небольшие зазоры. Для создания более равномерного нагрева разностенных или сложных изделий и предотвращения оплавления в них выступов и острых кромок пользуются зазорами больше 20 мм.
Пайку в индукторе удобнее всего производить при вертикальном или наклонном положении паяемой поверхности детали. При сложной форме деталей при нагреве их рекомендуется непрерывно вращать со скоростью 20–30 об/мин. В конструкции таких узлов необходимо предусматривать специальное предварительное крепление.
Припой размещается в месте зазора или около него в виде фольги, проволочных колец, порошка, стружки, пасты, зерен и т.п. Обычно припой помещают в верхней части зазора, для чего целесообразно предусмотреть в деталях специальные неглубокие канавки. Подходящими формами соединительных швов (изделий относительно больших размеров) будут круглые и прямоугольные с малым отношением сторон.
Изделия малого размера могут паяться одновременно по нескольку штук одним индуктором. Пайка в спиральных индукторах может одновременно выполняться с деталями различной формы, но производительность ее будет сравнительно небольшой.
Пайка индукционным нагревом может производиться в вакууме или в восстановительной среде. При пайке в восстановительной среде соединяемые детали помещаются в контейнер из нержавеющей стали, стенки и дно которого изолированы от внешней среды. Контейнер нагревают в наружном многовитковом индукторе. При пайке в контейнере, нагреваемом в высокочастотном индукторе, скорость процесса пайки увеличивается в 5–10 раз по сравнению с пайкой в обычных электрических печах с восстановительной средой, так как при нагреве в индукторе прогрев контейнера длится всего несколько минут; для прогрева же печей с восстановительной средой необходимо обычно несколько часов. В крупносерийном и массовом производствах часто используют автоматическую пайку с непрерывной подачей деталей в индуктор.
4.3.2.Факторы, определяющие смачиваемость
ипаяемость печатных плат
Смачивание основного металла расплавленным припоем и растекание последнего, обеспечивающее хорошую адгезию припоя к основному металлу и их взаимную диффузию, возможно только при отсутствии окисных и жировых пленок, а также других загрязнений на поверхности основного металла. Образование прочного соединения припоя с основным металлом происходит лишь в том случае, если поверхности спаиваемых деталей абсолютно чисты. Для удаления окислов и загрязнений детали перед пайкой зачищают. При этом механически наносят сеть капиллярных канавок, обеспечивающих лучшее смачивание.
Смачиваемость – способность паяемого материала (в нашем случае медной фольги) образовывать с припоем надежный механический и электрический контакт при застывании последнего.
Паяемость – способность конструкций, подвергаемых пайке успешно выдерживать физико-химические нагрузки, возникающие во время и после пайки.
Факторы, влияющие на смачиваемость и паяемость, сведены в рис. 62 и 63 соответственно.
Смачиваемость
Состояние |
|
Приме- |
|
Качественный |
|
Температура |
|
Время |
поверхности |
|
няемый |
|
и количественный |
|
пайки |
|
пайки |
КП ПП |
|
флюс |
|
состав припоя |
|
|
|
|
и выводов |
|
|
|
|
|
|
|
|
ЭРЭ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 62. Факторы, определяющие смачиваемость
Паяемость
Устойчивость |
|
Конструктивные |
|
Ограничения |
|
Технологические |
к пайке |
|
факторы |
|
в выборе флюса |
|
параметры |
компонентов |
|
(форма КП) |
|
|
|
пайки |
и ПП |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 63. Факторы, определяющие паяемость
Для защиты поверхностей спаиваемых деталей от интенсивного окисления в результате нагрева место пайки покрывают флюсом, который образует жидкую и газообразную преграду между поверхностями спаиваемых деталей и окружающим воздухом. Флюсы также очищают поверхности спаиваемых деталей от загрязнения, растворяют окисные пленки и способствуют лучшему затеканию расплавленного припоя в зазоры между деталями.
4.3.3. Групповая пайка элементов с радиальными выводами
Групповая пайка может быть осуществлена различными способами. Определяющим в выборе способа пайки является расположение элементов на плате.
308
При групповой пайке с односторонним расположением навесных ЭРЭ применяется пайка погружением, пайка волной и избирательная пайка (рис. 64).
Методы групповой пайки
|
Погружением |
Летучим |
Концентрированными |
|
теплоносителем |
потоками энергии |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В расплавленный припой
|
|
Протягиванием по поверхностиприпоя
|
|
В нагретую
|
жидкость
|
|
Вволнуприпоя
|
|
|
Горячим газом
|
|
|
Парами жидкости
|
|
|
Ультразвуковая
|
|
Высокочастотная
|
|
Инфракрасная
|
|
Лазерная
|
|
Электронным и
|
ионным лучом
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Односторонняя
|
волна
|
Двусторонняя
|
волна
|
Вторичная волна
|
Дельта-волна
|
Плоская волна
|
Ламбда-волна
|
Омега-волна
|
Рис. 64. Классификация методов групповой пайки
При пайке погружением плату с установленными ЭРЭ закрепляют в приспособление, устанавливают на головку-вибратор и погружают в ванну с расплавленным припоем (рис. 65). Глубина погружения 0,5–0,7 толщины печатной платы обеспечивается ходом кронштейна, на котором устанавливается плата, и регулятором уровня припоя с поплавковым датчиком. После 2–3 с выдержки включают вибратор с амплитудой колебаний 0,1–0,3 мм при частоте 100 Гц. Вибрация обеспечивает удаление газов, возникающих при соприкосновении участков платы, покрытых флюсом, с расплавленным припоем, улучшает проникновение припоя в отверстия платы, а также способствует правильному оформлению пайки.