Подготовка радиоэлементов к пайке / Хабр

Подготовка радиоэлементов к пайке / Хабр Флюс и припой

Подготовка поверхности изделий к пайке — инструмент, проверенный временем

ПОДГОТОВКА к ПАЙКЕ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Термическая очистка. Удаление с паяемой поверхности раз­личного рода неметаллических загрязнений можно проводить ацетилено-кислородной или керосино-кислородной горелками, дающими широкий факел пламени. Для удаления окалины и изоля­ции этот способ очистки сочетается с последующей обработкой металлическими щетками.

Очистка поверхности деталей от оксидных и неметаллических включений может проводиться в восстановительной среде или в вакууме.

Механическая очистка. Этот метод очистки создает шерохо­ватую поверхность, что улучшает условия капиллярного течения припоя. В качестве инструмента могут’ быть использованы метал­лические щетки, напильники, шаберы, шлифовальная шкурка. Очистка металлическими щетками весьма производительна, реко­мендуется для алюминиевых и магниевых сплавов.

Для механизированного удаления изоляции можно использо­вать автоматические установки.

Очистку поверхности мелких деталей и удаление заусенцев проводят в галтовочных барабанах.

Весьма эффективными и экономичными методами очистки яв­ляется гидропескоструйная и дробеструйная обработка. Для очи­стки рекомендуется использовать кварцевый песок или абразивный порошок. Процесс осуществляется в специальной гидропескоструй­ной камере. Желательно, чтобы частицы имели острые грани для создания шероховатости поверхности.

Химическая очистка проводится путем обезжиривания и трав­ления с последующей промывкой в воде.

Обезжиривание проводится с целью очистки от остатков жиро­вых загрязнений. Рекомендации по химическому обезжириванию поверхности материалов перед пайкой приведены в табл. 1,2 И ].

Не рекомендуется обезжиривать в растворах щелочей детали из материалов, химически реагирующих с щелочами (цинк, алю­миний, свинец и др.), или детали, имеющие на поверхности места, обдужениые оловянно-свинцовыми припоями [1].

Консервирующие смазки с изделий со сложной конфигурацией поверхности, с внутренними полостями и глубокими отверстиями удаляют с помощью органических растворителей. Бензин хорошо растворяет жиры и масла. Парами ацетона пользуются для очистки деталей из алитированных металлов.

В крупносерийном и массовом производстве детали очищают от жира дихлорэтаном, трихлорэтаном, трихлорэтиленом и др. Эти растворители хорошо поддаются регенерации.

Трихлорэтилен склонен к разложению под действием света, особенно при перегреве. Для повышения химической устойчивости трихлорэтилена в ванну вводят стабилизатор (уротропин, диэти — ламин).

Методом погружения обрабатывают детали тонкого сечения и сильно загрязненные маслом и полировальными пастами. В парах растворителя обрабатывают крупногабаритные и малозагрязнен — ные изделия.

Более совершенным является комбинированный способ обезжи­ривания в парах и погружением в ванну. Иногда для обезжирива­ния применяют эмульсии на основе органических растворителей (табл. 3).

Для обезжиривания изделий сложного профиля применяется электрохимическое обезжиривание. Оно рекомендуется для изделий из стали, меди и ее сплавов, алюминия и его сплавов. Составы

электролитов для электрохимического обезжиривания приведены в табл. 4.

Ультразвуковое обезжиривание целесообразно для очистки мелких деталей от жира, ржавчины, оксидных пленок, абразивных, и полировальных паст.

Составы моющих средств при ультразвуковом обезжиривании приведены в табл. 5.

Качество обезжиривания поверхности деталей контролируют с помощью радиоактивных изотопов, фотометрическим способом, а также способом, основанным на изменении интенсивности флуо­ресценции при облучении ультрафиолетовыми лучами обезжирен­ных поверхностей.

Химическое травление. Составы ванн для химического травле­ния приведены в табл. 6—8.

Электрохимическое травление. Для ускорения операции очи­стки деталі, помещают в качестве анода — (анодное травление) или катода (катодное травление) в электролитическую ванну. Составы растворов и режимы электрохимического травления приведены в табл. 9—11.

Травление с применением ультразвука. Ультразвуковая очистка ■ деталей во много раз производительнее химического травления.

В качестве травителя используются растворы кислот.

После обработки детали необходимо промыть.

Комбинированное обезжиривание и травление. Этот вид обра­ботки применяют с целью предварительной очистки деталей от продуктов коррозии, оксидов и жировых загрязнений. Составы ванн для комбинированной обработки стали и чугуна приведены в табл. 12.

Обеспечение сохранности поверхности. Поверхность деталей, подготовленная к пайке, может’ быть сохранена от окисления нанесением на нее флюсов-лаков (для изданий печатного монтажа) или полимерной пленки, которая при нагреве перед пайкой разла­гается без остатка (полимеры оксидов, толуол, сополимер форм­альдегида с диоксаланом).

Контроль качества подготовки поверхности. Для оценки ка­чества подготовки поверхности к пайке может быть использована методика, основанная на изучении растекания припоя при смачи­вании паяемой поверхности жидкостью. Время растекания и крае­вой угол смачивания припоя позволяют количественно оценить качество подготовки поверхности.

В производстве микроэлектронных устройств постоянно повы­шаются требования к чистоте поверхности и стабильности ее со­стояния. Разработан прибор, позволяющий быстро проводить бес­контактные неразрушающие измерения контактной разности по­тенциалов (КРП). Измерение КРП выполняется ионизационным

Компонєнтбї

Содержа­ние, %

Компоненты

Содержа­ние. %

Дистиллированная жирная

12

Мыльный раствор триэтанол-

25

коксовая кислота

аминолета

Масляная кислота

22

Трихлорэтилен

75

Триэтаноламин

17

Диэтил енгл икс ль монобути — леи

15

Керосин

3

Углеводород (температура

20

Эмульгатор ОП-7

1

кипения 180 °С)

Вода

14

Вода

96

3. Составы эмульсий для комбинированного обезжиривания

4. Составы электролитов, г/л, для электрохимического обезжиривания

Очищаемые материалы

Составы ванн для химического травления сталей н цветных материалов

Продолжение табл. 6

Медь и ее сплавы

Серная кислота I 12,5

Натрий двухромовокислый | 1—3 *8

Золото и его сплавы

Серная кислота | 12,5 *1

Алюминий и его сплавы

Едкий натр I 20—35

Углекислый натрий | 20—30

Магний и его сплаті

4 Объемные доли, %. *2 Содержание в мл. Массовые доли, %.

9. Составы электролитов для электрохимического травления при 20 °С

Компоненты

Содержание,

мл

Очищаемый

материал

Серная кислота (плотность 1,84)

500

Никель, молибден[28] [29] ко* иар

Вода

500

Серная кислота (плотность 1,84) **

750

Коррозионно-стойкая

сталь

Вода

250

Натрий азотнокислый

500

Молибден, вольфрам

Вода дистиллированная

500

20%-нын раствор едкого натра (плотность 1,2—1,3)

500

Две последовательные операции:

1. Серная кислота

100

Меда

Вода дистиллированная 2. Ортофосфорная кислота (плот-

900

ность 1,5—1,7)

Ортофосфорная кислота (плотность

65%

Сталь коррозионно-

1.7)

Серная кислота (плотность 1,84)

15%

стойкая, никель *2

Хромовый ангидрид

5%

Глицерин

12%

Вода дистиллированная

3%

20%-ный раствор едкого натра (плот-

100%

Черные и цветные

ность 1,2—1,3)

металлы

Анодное травление

50 Для деталей, имеющих небольшую

160 окалину

10

Катодное травление

Серная кислота

50

Анод кремнистый, чугун или сплав

Соляная кислота

30

свинца с сурьмой

Хлористый натрий

20

методом с применением источника альфа-излучения. Этот способ дает возможность проводить количественную оценку загрязнен­ности поверхностей.

Подготовка поверхности под пайку.

Качество подготовки поверхности под пайку во многом определяет уровень и стабильность свойств паяного соединения. При выборе способа подготовки поверхности, заключающегося в удалении с нее оксидов, продуктов коррозии и загрязнений, необходимо учитывать химический состав основного металла и применяемый метод пайки.

Существуют следующие основные способы очистки поверхности:

  • 1) термический (горелками, отжигом в восстановительной атмосфере, в вакууме);
  • 2) механический (режущим инструментом или абразивом, галтовка, гидропескоструйная или дробеструйная, резка);
  • 3) химический (обезжиривание, химическое травление, электрохимическое травление, травление с ультразвуковой обработкой, комбинированное с обезжириванием и травлением).

Подготовка детали под пайку включает в себя также нанесение специальных технологических покрытий гальваническим или химическим способом, горячим лужением (погружением в расплавленный припой), с помощью ультразвука, плакированием, вжиганием, термовакуумным напылением.

Указанные технологические покрытия наносят с различными целями:

  • а) для улучшения смачиваемости некоторых паяемых металлов расплавленным припоем;
  • б) для защиты основного металла от испарения отдельных их компонентов в процессе пайки;
  • в) для предотвращения вредного взаимодействия припоя с основным металлом, приводящего к образованию хрупких структур;
  • г) в качестве припоя при контактно-реактивной пайке.

Подготовка радиоэлементов к пайке

В век нанотехнологий и всевозможной миниатюризации, несмотря на переход сборки электронных изделий на технологию поверхностного монтажа с использованием чип компонентов, некоторые компоненты доступны только в штыревом исполнении. Даже самые современные электронные изделия не могут быть изготовлены без них, т.к. данные компоненты дают более высокую механическую надежность по сравнению с SMD компонентами.  Практически во всех современных телефонах или планшетах используются разъемы, смонтированные в отверстия. Также бывают ограничения, связанные с невозможностью использования чип-компонентов в высоковольтных цепях. В таком случае, конструктору не остается другого выбора, как использовать компоненты, монтируемые в отверстия.

Рисунок 1,
Рисунок 1,

Применение таких компонентов  приводит к некоторым сложностям их монтажа в изделия.  Первая проблема может быть обусловлена необходимостью лужения выводов, чтобы исключить некачественную пайку выводов из-за несоблюдения условий хранения компонентов. Никогда не знаешь, где и как они хранились перед тем, как попасть к вам в руки. Для данных целей существуют паяльные ванны с припоем (Рис.1). В таких ваннах можно лудить выводы перед пайкой на плату. А для исключения перегрева корпуса элемента во время лужения или пайки на плату используют теплоотводы (Рис.2). Для получения хорошего результата по пайке этой операцией лучше не пренебрегать. После лужения рекомендуется удалить остатки флюса с поверхности выводов.

Рисунок 2
Рисунок 2

Вторая сложность заключается в формовке выводов компонента. Как вы знаете, компоненты с радиальными выводами выпускаются не в формованном виде. И для того, чтобы смонтировать их на печатную плату, необходимо заранее формовать вывод согласно посадочному месту (Рис.3).

Рисунок 3
Рисунок 3

Виды формовок задает конструктор при разработке изделия согласно стандартам (например, ГОСТ 29137-91, ОСТ 92-9388-98).  Формовать выводы вручную в производстве, где компоненты исчисляются тысячами, непозволительно трудоемко.  Конечно, для малого количества компонентов можно изготовить индивидуальную оснастку для монтажника (Рис.4). Такие оснастки можно выполнить в большом количестве с разными размерами.

Рисунок 4
Рисунок 4

Но это все ручная работа. А предъявляемые к технологам требования по постоянному снижению трудоёмкости выпускаемых изделий никто не отменял.  Когда изделия выпускаются серийно и массово, то без автоматических и полуавтоматических формовок не обойтись (Рис.5).

Рисунок 5. Формовщики ф. Olamef
Рисунок 5. Формовщики ф. Olamef

В случае, если выводы необходимо просто обрезать на определенную длину без формовки, существуют другие установки (Рис.6).

Рисунок 6. Подрезчик Olamef TP/LN-500
Рисунок 6. Подрезчик Olamef TP/LN-500

Все эти приспособления позволяют подготовить элементы к монтажу, например, в машинах селективной пайки или волны припоя. После формовки и обрезки выводов элементы можно сразу установить на печатную плату согласно сборочному чертежу и провести пайку вручную или с помощью автоматизированных машин. Но что делать с компонентами, выводы которых сформованы без Зиг-Замка, если они устанавливаются на определенную высоту над печатной платой (Рис.7)?

Рисунок 7. Резисторы на высоте 1,0 мм.
Рисунок 7. Резисторы на высоте 1,0 мм.

Будем рассматриваем вариант, когда плата паяется на установке волны припоя или селективной пайки. В таких случаях возможно применение подкладок под элементы из разных материалов. Если есть текстолит, то можно вырезать на фрезерном станке полоски текстолита определенной толщины (Рис.8).

Рисунок 8. Подкладка толщиной 1,0 мм
Рисунок 8. Подкладка толщиной 1,0 мм

Также можно использовать обычную резину заданной толщины. После пайки в установке, данные подкладки можно убрать из-под элементов. Только нужно убирать аккуратно, не повреждая паяльную маску на печатной плате.

Четвертой проблемой может быть плохое качество пайки выводов в монтажные отверстия. Зачастую это плохое протекание всего столбика монтажного отверстия припоем. Частично этого избежать мы можем как раз предварительным лужением выводов. Но когда мы монтируем многослойную плату, которая имеет большую теплоемкость, то пайка таких плат обычным паяльником является невыполнимой задачей. При пайке паяльником происходит недостаточный прогрев платы, отвод тепла по внутренним слоям, что приводит к ухудшению условий растекания припоя по паяемым поверхностям. При ручном монтаже можно использовать термостол (Рис.9).

Рисунок 9. Термостол для пайки
Рисунок 9. Термостол для пайки

А в установках селективной пайки или волны припоя должны присутствовать модули преднагрева платы перед пайкой или во время пайки. Некоторые установки селективной пайки имеют даже два модуля преднагрева сверху и снизу (Рис.10).

Рисунок 10
Рисунок 10

Все эти оснастки, установки и машины облегчают работу, уменьшают трудоемкость и позволяют получить качество пайки. Если не пренебрегать данными рекомендациями, то качество пайки в вашем изделии будет соответствовать всем стандартам.

Читайте также:  ПАЙКА ФЛЮСОМ
Оцените статью
Про пайку
Добавить комментарий