Шероховатость

Наилучшей шероховатостью при пайке считают 1,6...25 мкм (0,0016...0,025 мм). Шероховатость более 100 мкм (0,1 мм) не обеспечивает постоянного зазора. При шероховатости 25...100 мкм (0,025...0,1 мм) на растекание припоя влияет направление рисок. Растекание ухудшается при расположении рисок перпендикулярно к направлению движения припоя и улучшается при расположении их в направлении движения припоя.

В капиллярных зазорах припой может передвигаться, смачивая и тем самым захватывая новые участки паяемой поверхности благодаря капиллярным силам.

Смачивание. Краевой угол смачивания

На рис. 3а показана капля расплавленного припоя (флюса), который хорошо растекается по паяемому материалу и смачивает его. Краевой угол смачивания при этом должен быть Q < 90°. Чем ближе к нулю величина краевого угла смачивания Q → 0 и больше площадь растекания расплавленного припоя, тем полнее смачивание. При смачивании атомы расплавленного припоя сближаются с атомами паяемого металла на межатомные расстояния порядка 1 нанометра = 10^-9 м и вступают в связь, образуя общие электронные оболочки.

Несмачивание

На рис. 3б показана капля расплавленного припоя, который плохо растекается по паяемому материалу и не смачивает его. Краевой угол смачивания при этом Q > 90°. Это означает, что атомы припоя не вступают в связь с атомами паяемого материала. Причины этого могут быть различны. Во-первых, данные припой и паяемый материал могут вообще не образовывать соединений. Тогда пайка невозможна. Следует взять припой, совместимый с паяемым материалом. Во-вторых, может быть плохо подготовлена поверхность паяемого материала — не удалена или только частично удалена оксидная пленка из-за неправильного подбора флюса. В-третьих, температура пайки может быть недостаточна для обеспечения хорошей растекаемости припоя.

Рис. 3. Растекание расплавленного припоя по

поверхности паяемого металла.

Поднятие припоя в капиллярном зазоре

На рис. 4 показано поднятие припоя в капиллярном зазоре между параллельными пластинами паяемого материала. Атомы припоя граничащие с пластинами притягиваются к расположенным выше атомам пая­емого материала и вскарабкиваются по пластине наверх. Они тянут за собой за счет межатомных сил основную массу припоя. В результате припой поднимается вверх до тех пор, пока силы поверхностного натяжения не уравновесят силу тяжести припоя в зазоре.

Поверхностные силы пропорциональны площади поверхности пластин [мм²], а сила тяжести пропорциональна объему зазора [мм³]. Поэтому при увеличении ширины зазора более 0,5 мм высота поднятия припоя резко снижается и зазор перестает быть капиллярным.

Контактное плавление паяемого металла

Атомы припоя диффундируют (проникают) в пограничный слой паяемого металла. Слой толщиной в несколько атомов, настолько насыщается атомами припоя, что превращается в сплав припоя с паяемым металлом. Как известно, сплавы металлов плавятся при температурах ниже температуры плавления компонентов.

Поэтому происходит расплавление переродившегося слоя. Такое плавление паяемого металла при температуре ниже температуры его автономного плавления называют контактным.

Под автономным плавлением понимают плавление материала не контактирующего ни с какими посторонними уже расплавленными материалами.

Контактное плавление паяемого металла происходит в контакте с расплавленным припоем и только на границе паяемого металла с припоем.

Рис. 4. Поднятие припоя в капиллярном зазоре

между параллельными пластинами.