4.2. Технология выполнения пайки

Для получения качественного паянного соединения необходимо:

1. подготовить поверхность, активировав соединение металл и припой;

2. обеспечить взаимодействие на границе «металл-припой»;

3. создать условия для кристаллизации припоя.

Подготовка включает удаление загрязнений пленок оксидов, пре­пятствующих смачиванию припоем, механическим (шлифовальной бума­гой или кругом) или химическим (травление) способом. Обезжиривание проводят в растворах щелочей или органических растворителей (ацетон, бензин, спирт, фреон и т.п.) путем протирки, погружения, распыления и УЗ способами. Удаление оксидных пленок осуществляется травлением в растворах кислот или щелочей. Состав раствора определяется видом металла, толщиной оксидной плёнки и скоростью травления. После трав­ления детали тщательно промывают с применением нейтрализующих растворов. Активация соединяемых металлов и припоев - чтобы удалить образующуюся в процессе пайки оксидную пленку и защитить поверх­ность от дальнейшего окисления применяют флюсы, газовые среды, са­мофлюсующийся припой или способы физико-механического воздейст­вия (вибрации, УЗ колебания и т.д.).

Пайка с флюсами наиболее распространена и общедоступна. Взаимодействие флюса и оксидной пленки приводит к растворению во флюсе соединения и перевода его в шлак. Недостатком является то, что флюсовые остатки взаимодействия образуют в паяном соединении шла­ковые включения, что снижает прочность и коррозийную стойкость, на­рушает герметичность соединения. Поэтому используют безфлюсовую пайку, которая осуществляется в специальных газовых средах или ва­кууме. Газовая среда (азот, аргон, гелий, криптон) защищает от окисле­ния и образования оксидной плёнки, однако газовая среда при взаимо­действии с припоем и металлами образует гидриды, карбиды и нитриды. При пайке в вакууме наблюдается дегазация шва, что приводит к порис­тости. Для удаления оксидной плёнки применяют самофлюсующиеся припои. Они содержат компоненты, которые реагируют с оксидной плён­кой металла и припоя, образуя легкоплавкие шлаки, защищающие по­верхность металла от окисления. После расплавления припоя и дости­жения уровня энергии активации, происходит взаимодействие припоя и металла, в процессе которого происходит смачивание поверхности при­поем. От этого зависит прочность, коррозионная стойкость и другие свой­ства паянного соединения. После удаления источника тепловой энергии наступает стадия кристаллизации металлической прослойки, от которой зависит качество паянного соединения. Выбор материалов для монтаж­ной пайки: флюсы предохраняют поверхность металла и припоя от окис­ления, растворяют и удаляют пленки оксидов, улучшают смачиваемость припоя. Выбор флюса производят исходя из требуемой химической ак­тивности, которая должна быть наибольшей в интервале температур при пайке.

По своему составу флюсы разделяют на две группы.

1) Смолосодержащие - на основе канифоли или полиэфирных флюсую­щих смол. Они обладают универсальностью, не снижают электриче­ское сопротивление подложек ПП, не вызывают коррозии соединяе­мых металлов. Однако обладают слабой электрической активностью и предназначены для пайки легкопаяемых металлов. Канифольные флюсы, активированные 2-3,5 % органических кислот обладают повы­шенной активностью и применяются для групповой пайки, но требуют тщательной отмывки флюса.

2) Коррозионные активные флюсы, не содержащие смол. Для повышения активности флюсов в их состав вводят активирующие добавки: ани­лин, гидразин, триэталомин. Применяют в процессе лужения и восста­новления паяемости монтажных элементов после хранения в цехе, складе.

Для пайки монтажных соединений ЭВА применяют низко и средне-температурные припои (Тпл  450°С), основными компонентами являются олово и свинец. Механическая прочность припоев повышается с увели­чением содержания олова, но при этом увеличивается его стоимость, так как свинец дешевле олова в 20 раз. Выбор марки припоя определяется назначением, и конструктивными особенностями изделия, типом метал­ла, допустимой температурой при пайке ЭРЭ, а также технологическими требованиями (смачиваемость, малый температурный интервал кристал­лизации). С появлением поверхностного монтажа разрабатываются припои в виде паяльных паст - суспензии порошка легкоплавкого припоя с флюсующей сваркой, в которую входят активатор, растворитель и др. Ка­чество пасты определяется размерами частиц и однородностью состава. При выборе очистной жидкости учитывается растворяющая способность, рабочая температура, влияние на элементы конструкции, токсичность и пожаростойкость. Канифольные флюсы промывают этиловым спиртом (изопропиловая спиртобензиновая смесь 1:1), трихлорэтиленом, фреоном или смеси на его основе (экологически вреден). Выбор конкретных материалов для пайки производят в соответствии с отраслевым стандар­том ОСТ 4. ГО.033200.