Виды пайки печатных плат и процесс сборки

Виды пайки печатных плат и процесс сборки Инструменты
Содержание
  1. I. Cмедь и медные сплавы
  2. II. Свойства материалов из меди и медных сплавов
  3. Красная медь
  4. Латунь
  5. Специальная латунь
  6. Бронза
  7. Приятное паяние медной проволоки
  8. Белая медь
  9. Типичные составы меди и медных сплавов:
  10. Паяльные свойства меди и медных сплавов
  11. Оловянная латунь
  12. Свинцовая латунь
  13. Марганцевая латунь
  14. Оловянная бронза QSn6.5-0.1
  15. Алюминиевая бронза
  16. Бериллиевая бронза
  17. Присадочный металл для пайки на основе серебра
  18. Медно-фосфорный припой
  19. Мягкий припой — припой на основе олова
  20. Мягкий припой — припой на основе кадмия
  21. Мягкий припой — бессвинцовый припой
  22. VI. Паяльный флюс
  23. VII. Мягкий паяльный флюс
  24. Слабоагрессивный флюс
  25. Неагрессивный флюс
  26. VIII. Подготовка поверхности
  27. X. Технология пайки меди и медных сплавов
  28. Марганцевая латунь
  29. Бериллиевая бронза
  30. Хромированная бронза
  31. Кадмиевая и оловянная бронза
  32. Кремниевая бронза
  33. Алюминиевая бронза
  34. Цинковая белая медь
  35. Марганцевая белая медь
  36. XI. Послесварочная термическая обработка
  37. XII. Паяльные материалы
  38. Материалы для пайки печатных плат
  39. Состав металлов
  40. Материал сердечника припоя
  41. Процессы пайки печатных плат

I. Cмедь и медные сплавы

Медь и ее сплавы широко используются благодаря своей исключительной электропроводности, теплопроводности, коррозионной стойкости и пластичности. Эти сплавы можно разделить на четыре категории: красная медь, латунь, бронза и белая медь.

Виды пайки печатных плат и процесс сборки

II. Свойства материалов из меди и медных сплавов

Красная медь

Красная медь — это чистый вид меди с содержанием меди не менее 99,5%.

По содержанию кислорода медь можно разделить на чистую и бескислородную.

Cu2На поверхности красной меди могут образовываться оксиды O и CuO.

При комнатной температуре медная поверхность покрывается Cu2O.

При высоких температурах оксидная окалина состоит из двух слоев: внешнего — CuO и внутреннего — Cu2O.

Важно отметить, что чистую медь нельзя паять в водородсодержащей восстановительной атмосфере.

Читайте также:  Применение - местный отсос - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Латунь

Латунь — это медно-цинковый сплав, который обладает большей прочностью, твердостью и коррозионной стойкостью по сравнению с красной медью, сохраняя при этом прочность и высокую коррозионную стойкость.

Виды пайки печатных плат и процесс сборки

Металлографическая диаграмма латуни

Виды пайки печатных плат и процесс сборки

Специальная латунь

Оловянная латунь:

Оловянная латунь содержит примерно 1% олова (Sn), и присутствие олова не изменяет состав поверхностных оксидов.

Паяемость оловянной латуни сравнима с паяемостью латуни, что делает ее легкой для пайки.

Свинцовая латунь:

Свинцовая латунь содержит свинец, который при нагревании образует липкий шлак, ухудшающий смачиваемость и текучесть припоя.

Важно выбрать правильный флюс, чтобы обеспечить надлежащую текучесть.

Марганцевая латунь:

Поверхность марганцевой латуни состоит из оксида цинка и оксида марганца.

Оксид марганца относительно стабилен и трудно поддается удалению, поэтому необходимо использовать активные пайка флюс для обеспечения смачиваемости присадочного металла.

Бронза

Существуют различные виды бронзы. Каждый из них имеет различные элементы сплава, что влияет на их паяемость.

Если в качестве легирующего элемента добавляется олово или небольшое количество хрома или кадмия, это оказывает минимальное влияние на паяемость и, как правило, легче поддается пайке.

Однако если в качестве дополнительного элемента используется алюминий, особенно при высоком содержании алюминия (до 10%), оксид алюминия на поверхности трудно удалить, что приводит к ухудшению паяемости.

В таких случаях необходимо использовать специальный флюс для пайки.

Виды пайки печатных плат и процесс сборки

Например, когда кремний добавляется для получения кремниевой бронзы, она становится очень чувствительной к горячей хрупкости и растрескиванию под напряжением при контакте с расплавленным припоем.

Другой пример — когда в качестве дополнительного элемента сплава используется бериллий.

Приятное паяние медной проволоки

Хотя образуется относительно стабильный оксид BeO, для удаления оксидной пленки достаточно обычного паяльного флюса.

Белая медь

Белая медь — это сплав меди и никеля, обладающий превосходными механическими свойствами. Он содержит никель.

При выборе присадочного металла следует избегать металлов, содержащих фосфор, таких как медно-фосфорный присадочный металл и медно-фосфорно-серебряный присадочный металл.

Белая медь чувствительна к горячему растрескиванию и растрескиванию под напряжением при воздействии расплавленного припоя.

Типичные составы меди и медных сплавов:

ИмяКодПервичный химический составТемпература плавления /°CТермообработка
Чистая медьT1≤99.95Отжиг: 450~520°C
Бескислородная медьTU1≤99.97Вакуумный отжиг: 500°C
Олово ЛатуньHSn62-16~63Отжиг: 600°C

Паяльные свойства меди и медных сплавов

Пайка меди и медных сплавов зависит от нескольких факторов, включая:

  • Образование оксидов меди на поверхности
  • Тип меди (чистая медь или кислородсодержащая медь)
  • Присутствие фосфора в присадочном металле

На поверхности чистой меди могут образовываться два вида оксидов — Cu2O и CuO. При высоких температурах оксидная пленка разделяется на два слоя: CuO снаружи и Cu2O внутри. Оксиды меди легко удаляются, поэтому чистая медь хорошо паяется.

Кислородсодержащая медь — это медь с содержанием кислорода от 0,02% до 0,1% по массе. Она содержит оксид меди, который образует эвтектическую организацию с медью.

Если паять оксидированную медь в водородосодержащей восстановительной атмосфере, водород быстро проникает в металл, восстанавливая оксид с образованием пара. Этот пар образует полости в кристаллах меди и быстро расширяется, что приводит к водородное охрупчивание. В тяжелых случаях медный материал может разрушиться.

Если атмосфера содержит окись углерода и влагу, окись углерода может восстановить пар до водорода, который затем диффундирует в металл, что приводит к водородному охрупчиванию. Поэтому кислородную медь не следует паять в атмосфере разлагающегося аммиака, эндотермической или экзотермической восстановительной атмосфере.

Длительный нагрев оксидированной меди выше 920℃ приводит к накоплению оксида меди на границах зерен, что снижает прочность и пластичность меди. Поэтому во время пайки следует избегать длительного воздействия на материал температур выше 920℃.

Медь нельзя подвергать термической обработке для придания ей прочности, поэтому для повышения прочности часто используются методы холодной обработки. Медь, закаленная холодным способом, размягчается при нагревании от 230℃ до 815℃. Степень размягчения зависит от температуры и продолжительности пребывания при этой температуре. Чем выше температура нагрева при пайке, тем мягче становится медь, закаленная холодным способом.

Бескислородная медь имеет низкое содержание кислорода, в ней отсутствуют эвтектические составляющие меди и оксида меди. Ее электропроводность и способность к холодной обработке (например, глубокая вытяжка и прядение) лучше, чем у раскисленной меди.

Бескислородную медь можно паять в водородсодержащей защитной атмосфере без водородного охрупчивания. Закаленная холодным способом бескислородная медь также размягчается при нагревании.

Обычную латунь можно разделить на три категории: низкая латунь (массовая доля цинка менее 20%), высокая латунь (доля цинка более 20%) и легированная латунь. Когда массовая доля цинка в латуни составляет менее 15%, поверхностный оксид в основном состоит из Cu2O, который содержит небольшие частицы ZnO.

Когда массовая доля цинка превышает 20%, оксид в основном состоит из ZnO. Оксид цинка также легко удаляется, поэтому пайка латуни очень хороша. Латунь не подходит для пайки в защитной атмосфере, особенно для вакуумной пайки. Это связано с тем, что цинк имеет высокое давление паров (достигает 105 Па при 907℃).

При пайке в защитной атмосфере, особенно в вакууме, цинк, содержащийся в латуни, улетучивается, поверхность становится красной, что влияет как на пайку, так и на ее свойства. Если пайка должна производиться в защитной атмосфере или в вакууме, то для предотвращения улетучивания цинка на поверхность латунных деталей следует предварительно нанести слой меди или никеля. Однако гальваническое покрытие может повлиять на прочность паяного соединения.

Пайка латуни требует использования флюса.

Оловянная латунь

Оловянная латунь содержит примерно 1% ω (Sn). Присутствие олова не влияет на состав поверхностного оксида. Пайка оловянной латуни сравнима с пайкой латуни и легко поддается пайке.


Свинцовая латунь

Свинцовая латунь при нагревании образует липкий осадок, который нарушает смачиваемость и текучесть паяльного материала, поэтому для обеспечения смачиваемости паяльного материала необходимо выбрать соответствующий флюс. При нагревании свинцовая латунь склонна к образованию трещин под напряжением. Чувствительность к горячему растрескиванию прямо пропорциональна содержанию свинца.


Марганцевая латунь

Поверхность марганцевой латуни состоит из оксида цинка и оксида марганца. Оксид марганца относительно стабилен и трудно удаляется, поэтому для обеспечения смачиваемости припоя следует использовать высокоактивный флюс.


Оловянная бронза QSn6.5-0.1

Оловянная бронза QSn6.5-0.1 образует на своей поверхности два оксида: внутренний слой SnO2 и внешний слой оксида меди. Эти оксиды легко удаляются, сплав хорошо паяется и подходит для различных методов пайки, включая пайку с газовой защитой и вакуумную пайку.


Алюминиевая бронза

Алюминиевая бронза содержит значительное количество алюминия (до 10% по массе), образуя на поверхности оксидный слой, состоящий в основном из оксида алюминия, который трудно удалить. Поэтому, пайка алюминия бронзы является довольно сложной задачей. Оксид алюминия не может быть восстановлен в защитной атмосфере и не может быть удален вакуумным нагревом, что требует применения специализированного флюса.

Если детали из алюминиевой бронзы паяются в закалка и отпуск состоянии, температура пайки не должна превышать температуру отпуска. Например, температура отпуска QAl9-2 составляет 400℃.


Бериллиевая бронза

Хотя на поверхности бериллиевой бронзы образуется относительно устойчивый оксид BeO, обычный флюс по-прежнему удовлетворяет требованию удаления оксидной пленки. Бериллиевая бронза часто используется в ситуациях, когда детали требуют эластичности.

Чтобы избежать снижения этого свойства, температура пайки должна быть либо ниже температуры старения (300℃), либо температура пайки должна соответствовать температуре закалки, с последующей обработкой старением после пайки.

Кремниевая бронза, в основном сплав QSi3-1 с содержанием ω (Si) около 3%, образует на своей поверхности оксид, состоящий в основном из диоксида кремния. Для пайки кремниевой бронзы следует использовать тот же флюс, что и для пайки алюминиевой бронзы. Кремниевая бронза под нагрузкой чрезвычайно чувствительна к термическому растрескиванию и растрескиванию под действием расплавленного паяльного материала.

Чтобы избежать растрескивания, перед пайкой сплав следует снять напряжение при температуре 300-350℃. Следует выбрать материал для пайки с более низкой температурой плавления и использовать метод пайки, обеспечивающий равномерный нагрев.

Хромистая и кадмиевая бронзы содержат незначительное количество хрома или кадмия, которые не оказывают существенного влияния на процесс пайки. При пайке хромистой бронзы следует учитывать режим термообработки основного материала.

Температура пайки должна быть либо ниже температуры старения (460℃), либо температура пайки должна соответствовать температуре закалки (950-1000℃).

Никелевое серебро и марганцевое серебро. Никель-серебро содержит никель, и при выборе материала для пайки следует избегать фосфорсодержащих припоев, таких как медно-фосфорный припой и медно-фосфорно-серебряный припой, поскольку фосфорсодержащие припои могут легко образовывать хрупкий фосфид никеля на границе раздела фаз после пайки, снижая прочность и вязкость соединения.

Никелевое серебро чрезвычайно чувствительно как к горячему растрескиванию, так и к растрескиванию под действием расплавленного паяльного материала. Поэтому перед пайкой деталей следует снять внутреннее напряжение и выбрать материал для пайки с более низкой температурой плавления.

Детали должны нагреваться равномерно, и необходимо обеспечить свободное расширение и сжатие деталей во время нагрева и охлаждения, чтобы уменьшить тепловое напряжение при пайке.

Бракуемость обычной меди и медных сплавов

Бескислородная медь TU1Превосходно

Присадочный металл для пайки на основе серебра

Припои на основе серебра широко используются благодаря умеренной температуре плавления, хорошей технологичности, прочности и жесткости, электропроводности, теплопроводности и коррозионной стойкости.

Главный элементы сплава В состав припоев на основе серебра входят медь, цинк, кадмий и олово. Медь является наиболее важным элементом сплава, поскольку она снижает температуру плавления серебра, не образуя хрупкой фазы.

Добавление цинка еще больше снижает температуру плавления.

Хотя добавление олова позволяет значительно снизить температуру плавления сплавов серебро-медь-олово, такая низкая температура плавления приводит к чрезвычайной хрупкости и невозможности практического использования.

Чтобы избежать хрупкости, содержание олова в серебряно-медно-оловянном припое обычно не превышает 10%.

Чтобы еще больше снизить температуру плавления припоя на основе серебра, в сплав серебро-медь-цинк можно добавить кадмий.

Химический состав и основные свойства присадочного металла для пайки на основе серебра

Присадочный металл для пайкиХимический состав (вес %)Температура плавления/℃Прочность на разрыв/МПаЭлектрическое сопротивление/μΩ-мТемпература пайки/℃

Медно-фосфорный припой

Медно-фосфорный присадочный металл широко используется для пайки меди и медных сплавов благодаря своим благоприятным технологическим характеристикам и экономичности.

Фосфор выполняет в меди две функции:

Во-первых, он значительно снижает температуру плавления меди.

Во-вторых, он выступает в качестве самопаяльного флюса при пайке на воздухе.

Для дальнейшего снижения температуры плавления сплава Cu-P и повышения его прочности в него также может быть добавлено серебро.

Важно отметить, что медно-фосфорные и медно-ротан-серебряные присадочные металлы могут использоваться только для пайки меди и медных сплавов и не могут применяться для пайки стали, никелевых сплавов или медно-никелевых сплавов с содержанием никеля более 10%.

Этот тип присадочного металла может привести к расслоению при медленном нагреве, поэтому лучше всего использовать метод пайки с быстрым нагревом.

Химический состав и свойства медно-фосфорных припоев

Заполняющий металлХимический состав (массовая доля) (%)Температура плавленияПрочность на разрыв МПаУдельное сопротивление/μΩ-м

Мягкий припой — припой на основе олова

При пайке меди припоем на основе Sn часто происходит образование интерметаллического соединения Cu6Sn5 на границе раздела между припоем и основным металлом. Поэтому важно тщательно учитывать температуру пайки и время выдержки.

При использовании паяльника слой компаунда обычно тонкий и оказывает минимальное влияние на характеристики соединения.

Латунные соединения, паянные оловянно-свинцовым присадочным металлом, прочнее медных соединений, паянных тем же присадочным металлом. Это объясняется тем, что растворение латуни в жидком присадочном металле происходит медленнее, что приводит к образованию меньшего количества хрупких интерметаллических соединений.

Присадочный металл для пайкиХимический составТемпература плавленияПрочность на разрывУдлинение

Мягкий припой — припой на основе кадмия

Химический состав и свойства припоя на основе кадмия

Заполняющий металлХимический состав (массовая доля) (%)Температура плавления/Прочность на разрыв/МПа

Мягкий припой — бессвинцовый припой

Бессвинцовый припой для пайки медных труб

БрендСостав (массовая доля)Линия твердой фазы/℃Ликвидус/℃

Прочность соединений меди и латуни, паянных частью мягкого припоя

Марка припояПрочность на сдвиг/МПаПрочность на разрыв/МПа

VI. Паяльный флюс

Обычно используемые флюсы для пайки состоят из матрицы буры, борной кислоты или их смеси и дополняются фторидами или фтороборатами щелочных или щелочноземельных металлов для достижения соответствующей температуры активации и улучшения способности удалять оксиды.

При нагревании борная кислота (H3BO3) распадается с образованием борного ангидрида (B2O3).

Формула реакции выглядит следующим образом:

Температура плавления борного ангидрида составляет 580°C.

Он может вступать в реакцию с оксидами меди, цинка, никеля и железа, образуя растворимый борат, который налипает на паяное соединение в виде шлака. Это не только удаляет оксидную пленку, но и обеспечивает механическую защиту.

Боракс Na2B4O7 плавится при температуре 741 ℃:

Борный ангидрид и оксиды металлов вступают в реакцию, образуя растворимые бораты. Метаборат натрия и бораты образуют соединения с более низкой температурой плавления, благодаря чему они легко поднимаются на поверхность паяных соединений.

Комбинация буры и борной кислоты является широко используемым флюсом. Добавление борной кислоты позволяет снизить поверхностное натяжение бурового флюса и увеличить его распространение. Борная кислота также повышает способность остатков флюса чисто отделяться от поверхности. Однако при использовании флюса на основе буры и борной кислоты с серебряным присадочным металлом его температура плавления остается слишком высокой, а вязкость — слишком высокой.

Для дальнейшего снижения температуры плавления можно добавить фторид калия. Основная роль фторида калия заключается в снижении вязкости флюса и повышении его способности удалять оксиды. Для дальнейшего снижения температуры плавления и повышения активности флюса добавляют KBF4 могут быть добавлены.

Температура плавления KBF4 составляет 540 ℃, а плавление разлагается:

БрендСостав (массовая доля) (%)Температура действия ℃Назначение

FB101Борная кислота 30, фторборат калия 70550~850℃Флюс для серебряного припоя

FB102Безводный фторид калия 42, фторборат калия 25, борный ангидрид 35600~850℃Наиболее широко используемый флюс для серебряного припоя

FB104Боракс 50, борная кислота 35, фторид калия 15650~850℃Пайка с присадочным металлом на основе серебра в печи

VII. Мягкий паяльный флюс

1ZnCl21130g, NH4Cl110g,H2O4LПайка меди и медных сплавов, стали

2ZnCl21020 г, NaCI280 г, NH4CI,HCI30g,H2O4LСварка меди и медные сплавы, сталь

3ZnCl2600 г, NaCl170 гПокрытие для пайки под давлением

4ZnCl2710 г, NH4Cl100 г, вазелин 1840 г, H2O 180 гПайка меди и медных сплавов, стали

5ZnCl21360g,NH4Cl140g, HC185g, H2O4LПайка кремниевой бронзы, алюминиевой бронзы, нержавеющей стали

6H3P04960g,H20455gПаяная марганцевая бронза, нержавеющая сталь

QJ205ZnCl250g,NH4Cl15,CdCl230,NaF6Пайка меди и медных сплавов с присадочными металлами на основе кадмия

Слабоагрессивный флюс

1Гидрохлорид глутаминовой кислоты 540 г, мочевина 310 г, вода 4 лМедь, латунь, бронза

2Гидразин монобромид 280 г, вода 2550 г, неионный смачиватель 1,5 гМедь, латунь, бронза

3Молочная кислота (85%) 260г, вода 1190г, смачиватель 3гМорщинистая бронза

Неагрессивный флюс

Основным компонентом антикоррозийного флюса является канифоль.

Существует три широко используемых канифольных флюса:

VIII. Подготовка поверхности

Медь и ее сплавы можно паять различными методами, такими как пайка железом, погружная пайка, пайка пламенем, индукционная пайка, пайка сопротивлением, пайка в печи, пайка контактной реакцией и другие. Однако при высокочастотной пайке из-за низкого сопротивления меди требуется большой ток нагрева.

X. Технология пайки меди и медных сплавов

При пайке меди согласование присадочного металла и флюса осуществляется следующим образом:

При пайке чистых поверхностей, особенно оловянно-свинцовыми и оловянно-серебряными припоями, можно использовать канифольный флюс. Для других поверхностей можно использовать активную канифоль, слабый коррозионный флюс или коррозионный флюс.

Важно отметить, что чистую медь не следует паять в восстановительной атмосфере, за исключением бескислородной меди, чтобы избежать водородного охрупчивания.

Присадочный металл и флюс, используемые для пайки латуни, в целом аналогичны тем, что применяются для пайки меди. Однако следует отметить, что из-за наличия оксида цинка на поверхности латуни ее нельзя паять неактивной канифолью. Кроме того, при пайке медно-фосфорными и серебряными припоями необходимо использовать флюс FB102.

Марганцевая латунь

Для пайки оловянно-свинцовыми припоями следует использовать флюс на основе раствора фосфорной кислоты. Для пайки свинцом необходимо использовать паяльный флюс на основе раствора оксида цинка. Паяльный флюс Q205 используется для пайки на основе кадмия. Припои BAg45CuCdNi и BAg45CuCd следует паять с флюсом FB102 или FB103. Другие припои на основе серебра, а также медно-фосфорные и медно-фосфорно-серебряные припои следует паять с флюсом FB102. Рекомендуется паять с использованием флюса FB104 в защитной атмосфере в печи.

Бериллиевая бронза

При пайке бериллиевой бронзы, находящейся в состоянии старения под закалку мягким припоем, важно выбрать присадочный металл с температурой плавления ниже 300°C. Предпочтительной комбинацией для такого применения является 63Sn-37Pb в сочетании со слабым коррозионным флюсом или коррозионным флюсом.

Кроме того, пайка и обработка раствором должны проводиться одновременно во время процесс пайки.

Хромированная бронза

Мягкая пайка оказывает минимальное влияние на эксплуатационные характеристики бериллиевой бронзы, поэтому для пайки можно использовать мягкие припои и флюсы, аналогичные тем, что применяются для бериллиевой бронзы.

Важно отметить, что пайку хромистой бронзы следует производить не в состоянии старения в растворе, а в состоянии обработки раствором с последующим старением.

При использовании метода быстрого нагрева для пайки рекомендуется применять серебряный припой с самой низкой температурой плавления, например BAgA0 CuZnCdNi.

Кадмиевая и оловянная бронза

Пайка оловянистой бронзы аналогична пайке меди и латуни, но с дополнительным преимуществом — предотвращением водородного охрупчивания и улетучивания цинка при пайке в защитной атмосфере.

Однако следует отметить, что оловянные бронзы, содержащие фосфор, склонны к растрескиванию под напряжением.

Кремниевая бронза

Для пайки мягким припоем рекомендуется использовать сильный коррозионный флюс, содержащий соляную кислоту.

При пайке существует тенденция к растрескиванию под напряжением и межкристаллитному проникновению в присадочный металл. Температура пайки должна быть ниже 760°C.

Можно использовать серебряные припои с более низкой температурой плавления, такие как BAg65CuZn, BAg50 CuZnCd, BAg40 CuZnCdNi и BAg56 CuZnSn. Чем ниже температура плавления, тем лучше.

Для достижения оптимальных результатов рекомендуется использовать флюсы FB102 и FB103.

Алюминиевая бронза

При пайке мягким припоем важно использовать сильный коррозионный флюс, содержащий соляную кислоту, чтобы удалить оксидную пленку на поверхности. В качестве припоя для этого процесса обычно используется оловянно-свинцовый припой.

Для пайки обычно используется серебряный припой. Чтобы предотвратить диффузию алюминия в серебряный припой, время нагрева припоя должно быть как можно меньше. Покрытие поверхности алюминиевой бронзы медью или никелем также может предотвратить диффузию алюминия в припой.

Цинковая белая медь

Процесс пайки белой цинковой меди аналогичен процессу пайки латуни. Для пайки обычно используются следующие серебряные припои: BAg56CuZnSn, BAg50CuZnSnNi, BAg40CuZnNi и BAg56CuZnCd, а также другие. Рекомендуемые флюсы для использования — FB102 и FB103.

Марганцевая белая медь

Для пайки цинк-белая медь можно использовать флюс на основе раствора фосфорной кислоты или предварительно покрыть поверхность медью.

В качестве присадочных металлов для пайки можно использовать BAg60CuZn, BAg45CuZn, BAg40CuZnCdNi, BAg50 CuZnCd и другие.

Не рекомендуется использовать медно-фосфорно-серебряный припой, так как фосфор и никель образуют хрупкую фазу соединения.

Прочность соединения меди и латуни, паянных серебряным припоем

Заполняющий металлПрочность на сдвиг/МПаПрочность на разрыв/МПа

Механические свойства медных соединений, паянных медно-фосфорными и медно-фосфорно-серебряными припоями

Заполняющий металлПрочность на разрыв/МПаПрочность на сдвиг/МПаУгол изгиба(°)Ударная вязкость/Дж — см-2

XI. Послесварочная термическая обработка

Для медных сплавов с возрастным упрочнением, таких как бериллиевая бронза, прошедших термическую обработку, единственным шагом после пайки является удаление остаточного флюса и очистка поверхности заготовки.

Основная причина удаления остатков — предотвращение коррозии на заготовке и, в некоторых случаях, придание ей хорошего внешнего вида или подготовка заготовки к дальнейшей обработке.

XII. Паяльные материалы

Прочность соединения медных и латунных мягких припоев с использованием нескольких широко используемых мягких припоев приведена в таблице 10.

Виды пайки печатных плат и процесс сборки

Таблица 10: Прочность соединений с мягкой пайкой из меди и латуни

Марка паяльного материалаПрочность на сдвиг/МПаПрочность на разрыв/МПа

Когда пайка меди с оловянно-свинцовым припоем можно использовать некоррозионные флюсы, такие как спиртовой раствор канифоли или смесь активированной канифоли и водного раствора ZnCl2 + NH4Cl. Последний также может быть использован для пайка латунь, бронза и бериллиевая бронза.

При пайке алюминиевой латуни, алюминиевой бронзы и кремниевой латуни можно использовать флюс, состоящий из хлорида цинка в растворе соляной кислоты. Для пайки марганцевой бронзы в качестве флюса можно использовать раствор фосфорной кислоты.

При использовании припоя на основе свинца в качестве флюса можно использовать водный раствор хлорида цинка, а для припоя на основе кадмия — флюс FS205.

Твердые паяльные материалы и флюсы для твердой пайки

При пайке меди можно использовать припои на основе серебра и медно-фосфорные припои. Припой на основе серебра имеет умеренную температуру плавления, хорошую технологичность, отличные механические, электрические и теплопроводные свойства. Это наиболее широко используемый материал для пайки твердыми припоями.

Для применений, требующих высокой электропроводности, следует выбирать серебросодержащие припои, такие как B-Ag70CuZn. Для вакуумной пайки или пайки в печи с защитной атмосферой следует использовать припои на основе серебра без летучих элементов, такие как B-Ag50Cu и B-Ag60CuSn.

Припои с меньшим содержанием серебра дешевле, но имеют более высокую температуры пайки и более низкой прочностью соединения, что делает их подходящими для пайки с более низкими требованиями к меди и медным сплавам.

Медно-фосфорные и медно-фосфорно-серебряные припои можно использовать только для пайки твердым припоем меди и ее сплавов. Припой B-Cu93P обладает отличной текучестью и подходит для пайки деталей в механической, электрической, приборостроительной и обрабатывающей промышленности, которые не подвергаются ударным нагрузкам.

Идеальный размер зазора составляет 0,003-0,005 мм. Медно-фосфорно-серебряные припои (например, B-Cu70Pag) обладают лучшей прочностью и электропроводностью, чем медно-фосфорные припои, и в основном используются для высокопроводящих электрических соединений. Характеристики нескольких широко используемых твердых припоев для пайки твердым припоем медных и латунных соединений приведены в таблице 11.

Таблица 11: Характеристики соединений с твердой пайкой из меди и латуни

Марка паяльного материалаПрочность на сдвиг/МПаПрочность на разрыв/МПаУгол изгиба/(°)Энергия поглощения удара/J

Когда я начинал работать в лаборатории, мне приходилось время от времени припаивать провода к металлизированным контактам. Тогда мы работали с полупроводниками, но те же материалы можно использовать и при пайке печатных плат, вопрос лишь в выборе правильного состава, подходящего для технологического процесса изготовления плат.

Производство печатных плат включает в себя несколько этапов — от изготовления пустой платы до сборки и упаковки. В процессе сборки для монтажа компонентов используются припои различных типов. Припои различаются по механическим характеристикам, требованиям к безопасности и утилизации, и это следует учитывать при планировании сборки. Переход к электронной технике без содержания свинца вытесняет свинцовые припои на задний план.

Я сейчас не буду углубляться в дискуссию о сравнении материалов на основе свинца и не содержащих свинец, поскольку массу информации по этому поводу можно найти в Интернете. Пока остановимся на различных видах пайки печатных плат, в частности, на различных материалах и процессах.

Материалы для пайки печатных плат

На рынке предлагается множество различных видов припоя, поэтому начинающему конструктору выбор лучшего типа припоя может показаться сложной задачей. Припои используются для создания электрических соединений между металлическими контактами за счет формирования расплавленным припоем (представляющим собой мягкий сплав) эвтектики, которая спаивается при остывании. Состав металлов, используемых для пайки печатной платы, определяет ее механическую прочность после затвердевания, температуру плавления и выделение паров во время пайки. Материалы для пайки печатных плат различают по материалу сердечника, металлическим компонентам и типам паяльного флюса.

Состав металлов

Припои на основе свинца относятся к мягким припоям, и именно они дали импульс развитию электронной промышленности. Температура их плавления составляет около 180-190 °C, а срок хранения — около 2 лет. Наиболее широко применяются следующие сплавы на основе свинца:

Существуют также припои с соотношениями Sn/Pb 50/50, 30/70 и 10/90. В качестве основного металла главным образом используется олово, поскольку оно снижает температуру плавления сплава, а свинец препятствует образованию оловянных усиков. Чем выше содержание олова, тем выше прочность паяного соединения на скол и растяжение. Компонент серебра в сплаве 62/36/2 Sn/Pb/Ag обеспечивает более низкое сопротивление контакта и устойчивость к коррозии. Обратите внимание, что существуют и другие типы припоя (индий, цинковый сплав и т. д.). Однако для печатных плат они не используются, поскольку они несовместимы с процессом производства плат.

Припой 60/40 Sn-Pb для ручной пайки по-прежнему продается в таких катушках.

Припои, не содержащие свинца, приобретают все большую популярность с тех пор, как в ЕС была принята директива об ограничении использования опасных веществ (RoHS), которая ограничивает применение свинца в электронике. Одна из проблем при использовании таких припоев заключается в том, что они в большей степени подвержены образованию оловянных усиков. Чтобы не допустить образования оловянных усиков, а также обеспечить защиту от влажности и коррозии, часто используются конформные покрытия.

Припой с флюсовым сердечником продается в виде единой катушки и содержит в сердечнике восстановитель. Этот восстановитель (о котором я расскажу ниже) удаляет с металлических контактов любые оксидные пленки, чтобы обеспечить высокую проводимость электрического контакта. Если вы паяете вручную, то следует обратить внимание на материал, содержащийся в сердечнике.

Материал сердечника припоя

В катушках припоя или паяльных пастах содержится один из перечисленных ниже типов материалов для нанесения флюса на металлические контакты при пайке:

Процессы пайки печатных плат

Сегодня при производстве печатных плат наиболее часто используется бессвинцовый (Sn-Cu) канифольный припой. Если только ваш специалист по сборке не работает с единичным образцом или вы не собираете свою собственную плату, пайка плат не будет производиться вручную. Вместо этого будет применяться автоматизированный процесс:

Автоматическая селективная пайка компонентов сквозного монтажа печатной платы.

Сначала флюс/паста наносится на металлические контакты на плате, чтобы снизить степень окисления и распределить поток расплавленного припоя, что позволяет повысить прочность готового паяного соединения на печатной плате. Большинство конструкторов, вероятно, полагают, что для деталей с бессвинцовыми выводами следует использовать бессвинцовую паяльную пасту, однако строгих правил на этот счет нет. По мнению группы экспертов по пайке, эти материалы нередко смешивают, но при этом следует учитывать, что механические свойства конечного сплава могут оказаться где-то между свойствами сплавов на основе свинца и без него.

Если вам необходимо подготовить производственную документацию для вашей платы, включая все необходимые этапы сборки, в соответствии с нормативными требованиями, воспользуйтесь полным набором функций проектирования и производства печатных плат в Altium Designer®. Сформировав файлы Gerber и другие файлы для изготовления, можно быстро создать сборочные чертежи и добавить аннотации для уточнения требований к сборке. С легкостью можно указать различные типы материалов для пайки печатных плат, которые могут потребоваться при создании следующей сборки.

Когда проектирование будет завершено, а данные готовы для передачи на производство, платформа Altium 365™ поможет наладить совместную работу и доступ к проектам. Мы лишь поверхностно рассмотрели некоторые возможности Altium Designer на Altium 365. Вы можете зайти на страницу продукта, чтобы посмотреть более подробное описание функций, или посетить один из Вебинаров по запросу.

Оцените статью
Про пайку
Добавить комментарий