3.2.8. Флюсование

Механизм действия флюса заключается в том, что оксидные пленки металла и припоя растворяются, разрыхляются и всплывают на поверхность флюса. Флюсы служат для уменьшения сил поверхностного натяжения расплавленного припоя на границе металл-припой-флюс. Правильный выбор флюса обеспечивает качественное соединение и существенно влияет на скорость и степень завершенности процесса пайки. Выбранный флюс должен быть химически активным и растворять оксиды паяемых металлов, термически стабилен и выдерживать температуру пайки без испарения или разложения. Флюсование можно производить различными методами: кистью, погружением, протягиванием, накатыванием, распылением, вращающимися щетками. В среднесерийном производстве используется пенное или волновое флюсование. Однако, при пенном флюсовании возможно не полное смачивание металлизированных отверстий, тогда как при волновом флюсовании осуществляется быстрое и эффективное покрытие флюсом всей поверхности за счет капиллярного эффекта. Но при этом повышаются требования к коррозийной стойкости ЭРЭ. Флюсы делятся на кислотные (активные), бескислотные, антикоррозийные и активированные. Кислотные флюсы в монтажной пайке не применяются. Антикоррозийные и активированные флюсы содержат кислоты (фосфорную и салициловую соответственно), которые вредно воздействуют на организм человека. Поэтому эти флюсы используют в крайних случаях для сплавов, плохо поддающихся пайке.

Широкое применение при осуществлении монтажных соединений получили бескислотные флюсы (канифоль и флюсы, изготовленные на ее основе с добавлением неактивных веществ: спирта, глицерина и т.д.). Остаток канифоли не гигроскопичен и является хорошим диэлектриком. Это важное преимущество канифоли при пайке монтажных соединений. Флюсы на основе канифоли не оказывают коррозийного действия. Поэтому широкое применение нашел флюс марки ФКСп, представляющий собой раствор - сосновой канифоли (10...40%) в этиловом спирте. В автоматической установке для флюсования и пайки происходит волновое флюсование с использованием флюса ФКСп.

3.2.9. Пайка

Процесс пайки контактных соединений включает в себя:

• фиксацию соединяемых элементов с предварительно подготовленными поверхностями для пайки;

• нагрев поверхностей пайки до заданной температуры в течение ограниченного времени;

• введение в зону пайки флюса и припоя в необходимых и достаточных для пайки дозах;

• плавление припоя с максимальным смачиванием им поверхности пайки;

• остывание припоя в условиях, исключающих взаимное перемещение паяемых деталей.

Большое влияние на качество пайки оказывает марка выбранного припоя. Припой должен легко вытеснять флюс, образуя с основными металлами соединения достаточной механической прочности, обладать заданными электрическими характеристиками, а также определенной плотностью, коэффициентом теплового расширения и антикоррозийными свойствами.

Наилучшее качество пайки обеспечивает эвтектический припой. Важное его свойство - узкий температурный интервал кристаллизации. При наличии широкого интервала кристаллизации необходимо поддерживать неизменным положение паяемых поверхностей при охлаждении припоя . В случаях относительного смещения жидкость не может заполнить все промежутки между кристаллами. Наиболее близок к эвтектическому составу припой ПОС-61, который нашел широкое применение для монтажной пайки из-за низкой температуры плавления, небольшого температурного интервала кристаллизации и высокой коррозийной устойчивости .

Пайка волной припоя представляет собой процесс, при котором нагрев паяемых материалов, перемещаемых над ванной, и подача припоя к месту соединения осуществляется стоячей волной припоя, возбуждаемой в ванне. В этом случае устраняется возможность быстрого окисления припоя и деформации платы под воздействием температуры. Постоянный контакт платы с припоем обеспечивает быструю передачу теплоты, что сокращает время пайки.

Качество пайки узлов зависит от формы и динамики волны припоя. Форму волны припоя можно изменять с помощью сменных сопл-насадок, через которые происходит подача припоя. В используемой установке для пайки волной припоя используется симметричная насадка переменного сечения, создающая параболическую волну, высота которой регулируется в пределах 20-40 мм. Такая волна дает мало окалины и применяется для пайки горизонтально перемещаемых плат.