Справочник по пайке

Компоненты

Соляная кислота Азотная кислота Присадка КС

Соляная кислота

Серная кислота Соляная кислота

Соляная кислота Азотная кислота Присадка КС

Уксусная кислота Азотнокислый натрий

Окись хрома Азотнокислый натрий Фтористый магний

Окись хрома

Азотная кислота Плавиковая кислота

Соляная кислота Плавиковая кислота Вода

Селитра калиевая

*’ Объемные доли, %.

Время обработки, мин

Время обработки, мин

Время, мин

1 2

3 5

5

15 ЗО*3

5 (до полной очистки

от окалины) 3 5

-

-

10

2 ... 3- кратное погружение

-

2 ... 3- кратное погружение

Назначение

Никель

Матирование никеля

Никелевые

катоды

Никель, ковар

Ковар. Для получения блестящей поверхности

Инконель

Нейзильбер

Ножки с никельплатиновыми выводами

Константан

Удаление

окалины

Латунь

Компоненты

Соляная кислота Калий фтористый Вода дистиллированная

Серная кислота Азотная кислота

Соляная кислота Вода дистиллированная

Ацетон

Ортофосфорная кислота Уксусная кислота Азотная кислота Тиомочевина

ф| Содержание, г/л. *2 Масса, г.

ф3 Время, с.

** Объемные доли, %. *5 Массовые доли, %.

Продолжение табл. 14

После обработки ультразвуком изделия необходимо промыть в чистой воде, а раствор очистить от примесей.

Комбинированное обезжиривание и травление. Для предварительной очистки де­ талей от продуктов коррозии, окислов и жировых загрязнений применяют комбинированное обез­ жиривание и травление. Для антикоррозионной защиты при хранении изделий после химиче­ ской обработки применяют пассивирование и сушку.

Составы и режимы работы ванн для ком­ бинированной обработки стали и чугуна при­ ведены в табл. 25.

Промывка деталей после химической очистки. При промывке деталей в воде недо­ пустимо переносить химические реактивы из обезжиривающих ванн в травильные и наоборот.

Промывку выполняют погружением де­ талей в стальные ванны, наполненные холод­ ной или горячей водой. Для лучшей промывки деталей применяют ванны с душевыми устрой­ ствами или специальные моечные машины с разбрызгивающим устройством. Детали можно промывать в проточной или дистиллированной воде, затем в ацетоне (хорошо поглощает ос­ татки влаги) и окончательно сушить в сушиль­ ной камере.

Обеспечение сохранности поверхности.

Поверхность деталей, подготовленная к пайке, может быть сохранена от окисления нанесени­ ем на нее флюсов-лаков (для изделий печатно­ го монтажа) или полимерной пленки, которая при нагреве перед пайкой разлагается без ос­ татка (это полимеры ксилол, толуол, сополи­ мер формальдегида с диоксаланом).

Контроль качества подготовки по­ верхности. Для оценки качества подготовки поверхности к пайке может быть использована методика изучения релаксационных явлений при смачивании паяемой поверхности жидко­ стью. Время релаксации и краевой угол смачи­ вания позволяют количественно оценить каче­ ство подготовки поверхности.

В технологии микроэлектроники повы­ шаются требования к чистоте поверхности и стабильности ее состояния. Разработан прибор, позволяющий быстро проводить бесконтакт­ ные неразрушающие измерения контактной разности потенциалов (КРП) в массовом про­ изводстве. Время одного измерения не более 1 мин. Измерение КРП выполняется ионизаци­ онным методом с применением источника a -излучения. Этот способ дает возможность проводить количественную оценку загрязнен­ ности поверхностей.

Окисление поверхности. Для обеспече­ ния смачивания и паяемости низкокобальтовых твердых сплавов групп WC-Co и WC-TiC-Co [7] нагрев деталей производится при 800 °С в течение 10 30 мин в зависимости от объема печи, подсоса воздуха, массы садки и состава твердого сплава. После охлаждения на воздухе окисная пленка на поверхности пластин долж­ на иметь бурый цвет и толщину 0,3 0,4 мм.

Снятие окисной пленки бурого цвета с поверхности деталей происходит во вращаю­ щемся барабане из коррозионно-стойкой стали. Насыпной объем составляет (объемные доли): пластин твердого сплава - 50 %, речного песка - 25 %, древесных опилок - 1 5 % , раствор кау­ стической соды.

Очистка поверхности твердосплавных пластин производится промывкой в горячей воде с последующей сушкой горячим воздухом.

Подготовка к пайке стекла и металла.

Стеклянные заготовки имеют, как правило, форму цилиндра или диска. Спаиваемые кром­ ки должны быть выровнены и обработаны с целью удаления неровностей и мелких трещин. Это достигается шлифованием на чугунном диске с абразивным порошком. Все загрязне­

ния после шлифования удаляются промывкой трубок в теплой подкисленной воде, затем в проточной воде с последующей сушкой в тер­ мостате. При наличии жировых и других трудносмываемых загрязнений стекло промывают в подогретой хромовой кислоте (Н2СЮ4). В массо­ вом производстве вместо шлифования торца стеклянной трубки производят оплавление кромок на станках для обработки стекла.

Уметаллической детали измеряется КТР

ипроизводится дефектоскопия с применением одного из существующих способов. Металлур­ гические дефекты проволоки и прутков выяв­ ляются методом вихревых токов или с помо­ щью ультразвука. Медь, предназначенная для изготовления паяных соединений, должна быть проверена на содержание фосфора и серы, рас­ творенной закиси меди (кислородсодержащая медь) и на количество адсорбированных газов. Повышенное содержание фосфора и серы приводит к разрыхлению пленки окиси на по­ верхности металла и к ослаблению ее адгезии

кмеди.

Практически (исключая химический ана­ лиз) пригодность меди определяется следую­ щей пробой: образец после очистки и травле­ ния нагревается на воздухе до 880 °С и выдер­ живается при этой температуре около 5 мин, после чего сразу опускается в холодную воду. Образование плотной матово-черной окисной пленки свидетельствует о пригодности меди к пайке. Образование же рыхлой, шелушащейся пленки с трещинами свидетельствует о не­ удовлетворительном состоянии меди. Опреде­ лить наличие кислорода в меди можно путем ее нагрева в водородной печи до 900 °С и по­ следующей деформации. При наличии кисло­ рода образец меди легко разрушается. Медь, содержащая большое количество газов, предва­ рительно обезгаживается в водороде или вакуу­ ме (при температуре около 900 °С) в течение 10 15 мин.

Поверхность металла, спаиваемая со стеклом, должна быть обработана до шерохо­ ватости Rz 20. Для обеспечения требуемой ше­ роховатости поверхности целесообразно при­ менять электролитическое или химическое полирование деталей. После механической об­ работки металлические детали химически об­ рабатываются обезжириванием и травлением.

Обязательной операцией подготовки всех специальных сплавов к пайке является отжиг в водороде или вакууме для предотвращения пористости в месте спая. Например, ковар от-

стеклом в большинстве случаев необходимо окисление поверхности металла. Оптимальную толщину окисной пленки на металле опреде­ ляют по цвету спая, а он зависит от химическо­ го состава окисной пленки. Так, молибденовые спаи характеризуются светло-коричневым цве­ том, спаи высокохромистой стали - зеленым, спаи ковара - серым и т. д.

Для предотвращения переокисления ме­ таллов (особенно при изготовлении крупных н сложных спаев) детали предварительно покры­ вают слоем стеклянной пасты, изготовленной из порошкообразного стекла того же состава со связующим (ацетон, метиловый спирт). После просушивания паста оплавляется в сплошной слой предварительным нагревом в печи или при спаивании. Таким путем происходит эма­ лирование металлической поверхности.

Аналогичную функцию выполняет плен­ ка борнокислых солей на поверхности меди, окисленной до закиси меди (Си20). Предвари­ тельно обезжиренная, протравленная и окис­ ленная медь (нагрев до 320 350 °С с медлен­ ным охлаждением), подготовленная к спаива­ нию, смачивается нагретым до 70 °С 12 %-ным водным раствором буры в муфельной печи и нагревается до температуры 700 °С в течение 3 10 мин (в зависимости от размеров дета­ ли). Обработанная таким образом деталь по­ крыта слоем Си20 и стекловидным слоем оплавленной буры. Этот слой предохраняет медь от переокисления и обеспечивает хоро­ шее смачивание поверхности расплавленным стеклом. Для предотвращения переокисления металла (молибдена, вольфрама) применяют электролитическое его покрытие другими ме­ таллами, имеющими высокую адгезию к стеклу (например, хромирование), или термодиффу­ зионное хромирование.

Термодиффузионное хромирование осу­ ществляется в смеси порошков хрома и окиси алюминия. Нагрев деталей производится в за­

выдержки, тем толще слой, насыщенный хро­ мом. Термодиффузионное хромирование мож­ но производить в газовой среде или соляной ванне. Возможно насыщение и другими метал­ лами (например, кремнием - силицирование, золотом, серебром). Так как серебро при высо­ ких температурах плохо защищает от окисле­ ния, его покрывают слоем индия или золота.

Гальванические покрытия на паяемых металлических деталях изменяют их ТКЛР пропорционально ТКЛР металла покрытия и его толщине.

Еще одним способом предотвращения пе­ реокисления металла является спаивание ме­ талла со стеклом в защитном газе (в среде азо­ та, углекислого газа, аргона, гелия, формиргаза, диссоциированного аммиака или водорода).

ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ НАНЕСЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ

Металлические покрытия наносят на по­ верхность деталей с целью:

-облегчения процесса пайки труднопаяемых металлов (технологические покрытия);

-предотвращения нежелательного взаимодействия припоя и паяемого металла (барьерные покрытия);

-облегчения процесса пайки, при этом наносят припои;

-достижения необходимой пористости поверхности паяемого металла (в случае необ­ ходимости получения вакуумноплотного со­ единения);

-обеспечения пайки неметаллических материалов (керамики, графита и др.).

Способы нанесения покрытий. Покры­ тие, нанесенное на места пайки, должно проч­ но сцепляться с паяемым материалом. Во вре­ мя последующих нагревов в процессе неиз­ бежной технологической обработки нанесен­ ные покрытия не должны вздуваться и отслаи­ ваться.

При пайке некоторых металлов и сплавов, покрытых устойчивыми окисными пленками, обычно применяемые способы удаления этих пленок (флюсование, применение восстанови­ тельных и нейтральных газовых сред и т.п.) могут оказаться недостаточными. К таким ме­ таллам относятся алюминий, алюминиевая бронза, высоколегированные стали, чугун и др. В этих случаях для успешного затекания при­ поя в зазор применяют предварительное по­ крытие поверхности паяемых деталей припоем или металлом, на которых при пайке образуют­ ся менее стойкие и, следовательно, легче паяе­ мые окислы металла или сплава. Для этой цели применяют олово, медь, серебро, кадмий, же­ лезо, никель и сплавы олово-свинец, оловоцинк и олово-медь. Способы нанесения металлических покрытий на поверхности деталей приведены на рис. 6.