2.4. Пайка с нагревом токами высокой частоты (твч)

Более перспективны бесконтактные способы нагрева паяемых деталей различными видами излучений.

В производстве современной аппаратуры, взамен газопламенной пайки широко используются более совершенные процессы, среди которых видное место занимает пайка с нагревом ТВЧ.

Процесс состоит в том, что детали, соответственно подготовленные к пайке, устанавливаются на специальные приспособление, на швы укладывают флюс и дозированные заготовки припоя, а затем вводят в индуктор высокочастотного генератора. Быстрый и равномерный нагрев детали осуществляется за счёт тепла, выделяемого индуктированными токами, которые проходят главным образом в поверхностном слое толщиной δ. Глубина проникновения ТВЧ

,

где ρ, μ — соответственно удельное электрическое сопротивление и магнитная проницаемость металла; f — частота тока.

Поскольку глубина проникновения зависит от частоты, то для толстостенных деталей (2…5) мм применяют низкочастотный нагрев (66…69) кГц, для тонкостенных— высокочастотный нагрев (440…1760) кГц. Скорость нагрева пропорциональна , удельная мощность в зоне нагрева составляет (10⁶…10⁸⁾ Вт/м².

Нагрев ТВЧ позволяет равномерно нагревать лишь требуемые зоны, что резко снижает степень коробления нагреваемых деталей. В отличие от газопламенной пайки, при нагревание ТВЧ не образуется слепящее пламя, затрудняющее подачу флюса и наблюдения за расплавлением и растеканием припоя.

По сравнению с газопламенной высокочастотная пайка имеет ряд преимуществ: высокое качество паяных соединений, которое обеспечивается благодаря быстрому и равномерному нагреву при меньшей степени окисления и коробления деталей; повышение производительности труда на (40%...50℅) благодаря сокращению времени нагрева и возможности концентрировать значительные мощности в малом объеме. Снижение расхода серебряных припоев при пайке деталей из меди и её сплавов на (30%...50℅); возможность вести процесс пайки в вакууме без применения флюсов.

Для пайки с нагревом ТВЧ наиболее широко используются ламповые плавильно-закалочные генераторы. Технологической оснасткой при данном виде пайки является индуктор, представляющий собой катушку из нескольких витков полой медной трубки, по которой в процессе нагрева интенсивно прокачивается охлаждающая жидкость — вода. Витки индуктора располагаются вблизи нагреваемых деталей (рис. 1).

Эффективность нагрева повышается, если в зоне нагрева образовать электрический короткозамкнутый контур с малым удельным электрическим сопротивлением, расположенный вдоль паяемого соединения и выполненный в виде локального покрытия (медного, серебряного) толщиной (20…30) мкм либо специальной оправки.

Воздействие СВЧ-излучения мощностью (5…10) Вт на атмосферу рабочего газа (аргона) приводит к его ионизации, что дает возможность получать плазменный стержень тлеющего разряда диаметром (0,1…10) мм с температурой до 1000 С. СВЧ-излучение от магнетронного генератора непрерывного действия мощностью (5…10) Вт возбуждают в волноводно-коаксиальном тракте, в который подают аргон с небольшой добавкой водорода со скоростью (1…5) л/мин. С помощью плазменного стержня практически безынерционно

1, 4 — детали; 2 — припой; 3 — индуктор; D_и,D_д — диаметр индуктора и детали

рис.1. Схема нагрева ТВЧ.

можно вести пайку планарных выводов микросхем к контактным площадкам плат. Недостатком метода является значительный градиент температур как по длине стержня, так и в радиальном направлении.