Приложение А (справочное). Описание процессов в зависимости от источников энергии

Приложение А
(справочное)

Описание процессов в зависимости от источников энергии

(номера в скобках - по ИСО 4063)

А.1 Низкотемпературная пайка

А.1.1 Низкотемпературная пайка с использованием твердотельных источников нагрева

А.1.1.1 Пайка паяльником (952) (см. рисунок А.1).

Нагрев паяемых деталей и расплавление припоя осуществляют вручную или механически с использованием паяльника с теплоемкостью, формой и наконечником, подходящими для места пайки. Обе соединяемые детали и припой доводят до температуры пайки, флюс используют как отдельно, так и в виде присадочного прутка с флюсовым сердечником.

1 - наконечник паяльника, 2 - припой с флюсовым сердечником, 3 - печатная плата, 4 - проводник

Рисунок А.1 - Примеры низкотемпературной пайки паяльником (печатная плата)

А.1.1.2 Низкотемпературная пайка нагретыми блоками (96)

Детали доводят до температуры пайки нагревом от металлического нагретого блока (например, пластины). Припой обычно вносят в виде прутка с флюсовым сердечником или сплошной проволоки. В последнем случае припой вносят на соединение заранее. Этот процесс важен при пайке толстых заготовок с более тонкими листовыми деталями.

А.1.1.3 Лужение валиком (96) (см. рисунок А.2)

Поверхность нагревают валиком, вращающимся в жидком припое, и смачивают припоем. Флюс наносят на поверхность заранее. Припой растекается по поверхности.

1 - плоская деталь (например, печатная плата), 2 - прижимной валик, 3 - валик для нанесения припоя, 4 - соляной слой для защиты припоя в ванне, 5 - ванна с припоем

Рисунок А.2 - Лужение валиком

А.1.2 Низкотемпературная пайка с использованием жидкостей

А.1.2.1 Низкотемпературная пайка погружением в расплавленный припой (944) (см. рисунок А.3)

Пайку деталей осуществляют погружением в ванну с расплавленным припоем. Перед погружением они смачиваются флюсом. Скорость погружения выбирают такой, чтобы каждая деталь достигала температуры пайки во время погружения. Наглядным признаком этого является положительный мениск (вогнутая поверхность) в месте контакта поверхности расплавленного припоя и детали. Паяемая деталь может быть холодной или подогретой перед погружением.

1 - вогнутый мениск, 2 - деталь, 3 - ванна с припоем

Рисунок А.3 - Низкотемпературная пайка погружением в расплавленный припой

А.1.2.2 Низкотемпературная пайка волной припоя (951) (см. рисунок А.4)

Жидкий припой наносится волной припоя, создаваемой насосом и соплом. Этот процесс, в основном, применяется для пайки печатных плат совместно с волновым или распылительным устройством нанесения флюса и сушилкой флюса. Желательно, чтобы угол подачи между поверхностью ванны и печатной платой составлял около 7°.

1 - печатная плата, 2 - сушилка, 3 - ванна с волной припоя, 4 - волновое или распылительное устройство для нанесения флюса (флюс с вспененной волной)

------------------------------

^а_{Угол подачи.}

------------------------------

Рисунок А.4 - Низкотемпературная пайка волной припоя

А.1.2.3 Низкотемпературная пайка протягиванием через расплавленный припой (956) (см. рисунок А.5)

Используемая ванна с припоем имеет большую поверхность, но малую глубину. Поверхности плоских паяемых деталей (печатных плат) сначала смачивают флюсом и сушат. Затем печатные платы погружают в ванну: углы входа и выхода могут быть одинаковыми или разными (например, от 8° до 10°), а глубина погружения составляет около половины толщины печатной платы. Жесткая планка, закрепленная непосредственно перед печатной платой, удаляет оксиды с поверхности ванны с припоем по мере прохождения печатной платы через ванну. Время пайки определяется скоростью движения печатной платы и длиной ванны с припоем.

1 - жесткая планка, 2 - держатель, 3 - печатная плата, 4 - ванна с припоем, 5 - сушилка, 6 - волновое или распылительное устройство нанесения флюса (флюс с вспененной волной)

Рисунок А.5 - Низкотемпературная пайка протягиванием через расплавленный припой

А.1.2.4 Низкотемпературная ультразвуковая пайка (947) (см. рисунок А.6)

Паяемую поверхность детали погружают в нагретую ванну с расплавленным припоем. Затем поверхность освобождают от оксидов под действием ультразвука, причем разрушение и удаление оксидных слоев происходит за счет кавитации. Во избежание эффекта экранирования удобно использовать два трансформатора, расположенные напротив друг друга. Таким образом, очищенный металл (например, алюминий) можно лудить без применения флюса.

1 - деталь, 2 - генератор ультразвука, 3 - трансформатор упругих колебаний, 4 - опорная конструкция с вентилятором охлаждения, 5 - основание, 6 - ванна с припоем

Рисунок А.6 - Низкотемпературная ультразвуковая пайка

А.1.3 Низкотемпературная пайка с использованием газов

А.1.3.1 Низкотемпературная газопламенная пайка (942) (см. рисунок А.7)

Теплота создается за счет сгорания горючей смеси. Пламя не направляют непосредственно на офлюсованную поверхность, так как это могло бы повредить флюс. Зона соединения нагревается равномерно за счет перемещения газовой горелки. Припой либо помещают между деталями, либо подают при достижении температуры пайки.

1 - флюс и припой, 2 - детали, 3 - пламя

Рисунок А.7 - Низкотемпературная газопламенная пайка

А.1.3.2 Низкотемпературная пайка нагретым газом (96)

Воздух нагревается при прохождении через электронагреватель или пламя. Нагретый воздух или продукты сгорания подаются через сопло на паяемые детали. Припой помещают между деталями после нанесения флюса или подают после достижения температуры пайки. Вместо воздуха допускается использовать другие газы.

А.1.4 Низкотемпературная пайка инфракрасным излучением (941)

Используют источник инфракрасного излучения, расположенный в фокальной точке полуэллиптического зеркала. Лучи фокусируют во второй фокальной точке, в которой находятся паяемые детали, с предварительно нанесенными припоем и флюсом. Большинство металлических деталей отражают часть энергии излучения своей поверхностью, остальная энергия превращается в теплоту на глубине нескольких микрон.

А.1.5 Низкотемпературная пайка с использованием электрического тока

А.1.5.1 Низкотемпературная индукционная пайка на воздухе (946)

После нанесения флюса и припоя в соединяемых деталях генерируется теплота, необходимая для пайки, с помощью индуцированного переменного тока. Припой допускается подавать также после достижения температуры пайки. Пайку проводят на воздухе.

А.1.5.2 Низкотемпературная пайка электросопротивлением (948) (см. рисунок А.8)

После нанесения флюса и припоя паяемые детали сдавливаются двумя электродами, через которые протекает электрический ток. Теплота, необходимая для пайки, выделяется за счет сопротивления электрическому току. Определяющими факторами нагрева являются электрическое сопротивление поверхностей соединения и электрическое сопротивление электродов и деталей. Типичными материалами электродов являются уголь, вольфрамовые, молибденовые и медные сплавы.

1 - электроды, 2 - паяемое соединение, 3 - детали (например, луженая медная полоса)

Рисунок А.8 - Низкотемпературная пайка электросопротивлением

А.1.6 Низкотемпературная пайка в печи (943)

А.1.6.1 Общие данные

Детали нагреваются в печи. Процесс подходит для массового производства деталей малых и средних размеров. Детали с нанесенным флюсом и припоем закрепляют в определенном положении. Допускается использовать предварительно формованные заготовки припоя.

Различают печи периодического действия, например камерные или шахтные печи, и печи непрерывного действия.

А.1.6.2 Низкотемпературная пайка горячим газом

После нанесения флюса и припоя детали (например, печатные платы) нагревают потоком горячего газа. Для большинства деталей применяют припой в виде пасты.

А.1.6.3 Низкотемпературная пайка инфракрасным или лазерным излучением

Детали (например, печатные платы) нагреваются инфракрасным или лазерным излучением. Инфракрасное излучение нагревает всю деталь. Лазерное излучение нагревает только зону соединения.

А.1.6.4 Низкотемпературная пайка паром

Пар используют для нагревания деталей (например, печатных плат) до температуры пайки. Температура не превышает точку кипения жидкости, используемой для получения пара.

А.2 Высокотемпературная пайка

А.2.1 Высокотемпературная пайка с использованием жидкостей для нагрева

А.2.1.1 Высокотемпературная пайка погружением в расплавленный припой (914)

Паяемые детали нагревают погружением в ванну с расплавленным припоем. Ванна должна быть изготовлена из подходящего материала (керамического материала или графита). Флюс наносят до погружения детали в ванну.

А.2.1.2 Высокотемпературная пайка погружением в расплавленную соль (915)

Детали нагревают погружением в ванну, содержащую смесь расплавленных солей. Ванну изготавливают из подходящего материала. Многие солевые смеси действуют как флюс. Состав соляной смеси зависит от природы основного металла и припоя. Предварительно формованные припои помещают в непосредственной близости к зоне соединения перед погружением.

А.2.1.3 Высокотемпературная пайка погружением во флюсовую ванну

Детали погружают в ванну с активным расплавленным флюсом. Перед погружением предварительно формованные припои помещают в непосредственной близости к зоне соединения.

А.2.2 Высокотемпературная газопламенная пайка (912)

В качестве источника теплоты используют газовую горелку. Горелку настраивают на нейтральное или слабо восстановительное пламя. Способ нагрева зависит от характера паяемого соединения и используемого припоя:

- при ручной пайке горелка обычно передвигается так, чтобы детали для пайки нагревались как можно равномернее в зоне соединения;

- при механизированной или автоматической пайке обычно передвигаются детали (см. рисунок А.9);

- в качестве горючих газов, сжигаемых в кислороде, сжатом воздухе или всасываемом воздухе, используют ацетилен, пропан, водород или природный газ.

1 - припой, 2 - деталь, 3 - многопламенная горелка, 4 - горючая смесь

Рисунок А.9 - Высокотемпературная газопламенная пайка закрепленными горелками

А.2.3 Высокотемпературная пайка электрической дугой (93)

Процессы дуговой пайки можно разделить на дуговую пайку плавящимся электродом в защитном газе и пайку неплавящимся электродом в защитном газе.

Принцип дуговой пайки практически идентичен принципу дуговой сварки в защитном газе. В качестве присадочных проволок в основном применяются медные сплавы. Температурный интервал плавления этих материалов ниже, чем у основных материалов.

Обычно процессы дуговой пайки применяют для тонколистовой стали с покрытием или без покрытия.

Из-за более низкого температурного интервала плавления присадочного материала снижается опасность повреждения покрытия и термического влияния на деталь. Дуговая пайка не приводит к значительному плавлению основного материала. Обычно флюс не требуется.

А.2.4 Высокотемпературная пайка излучением

А.2.4.1 Высокотемпературная пайка лазерным лучом (93) (см. рисунок А.10)

Пайку лазерным лучом выполняют СO₂-лазерами или Nd:YAG-лазерами, работающими в непрерывном или импульсном режиме. Припой обычно вводят в виде присадочной проволоки или паяльной пасты.

Сравнительно новое применение нашла пайка лазерным лучом - соединение стальных листов, например в автомобильной промышленности. Низкотемпературную и высокотемпературную пайки лазерным лучом выполняют также в среде защитного газа или вакууме.

1 - источник питания, 2 - оптические волокна, 3 - фокусирующая оптика, 4 - лазерный луч, 5 - присадочная проволока, 6 - детали

Рисунок А.10 - Высокотемпературная пайка лазерным лучом

А.2.4.2 Высокотемпературная пайка электронным лучом (93) (см. рисунок А.11)

Теплота генерируется в детали паяемого соединения путем поглощения энергии сфокусированного электронного луча. Этот процесс обычно осуществляется в вакууме.

1 - вакуумная камера, 2 - катод, 3 - анод, 4 - источник питания, 5 - система отклонения луча, 6 - фокусирующая линза, 7 - паяльная камера, 8 - электронный луч, 9 - соединение, 10 - устройство передвижения обрабатываемой заготовки, например ее вращения, 11 - детали

Рисунок А.11 - Высокотемпературная пайка электронным лучом

А.2.5 Высокотемпературная пайка электрическим нагревом

А.2.5.1 Высокотемпературная индукционная пайка (916) (см. рисунок А.12)

Теплота генерируется переменным током, индуцированным в паяемых деталях. Как правило, этот вид пайки осуществляют на открытом воздухе с флюсом, однако применяют и защитную газовую среду.

Плотность энергии, индуцированной в деталях, быстро убывает с удалением от поверхности. Глубина проникания энергии зависит от частоты.

Средние частоты (1000-10000) Гц обеспечивают большую глубину проникания, чем высокие частоты (от 100 кГц до нескольких МГц).

1 - генератор, 2 - деталь, 3 - соединение, 4 - индуктор

Рисунок А.12 - Высокотемпературная индукционная пайка

А.2.5.2 Высокотемпературная пайка электросопротивлением (918) (см. рисунок А.13)

Теплота выделяется в месте соединения деталей при прохождении электрического тока. Электрический нагрев может быть косвенным (см. рисунок А.13) или прямым (см. рисунок А.14).

1 - первая деталь, 2 - твердый припой, флюс, 3 - вторая деталь (например, стальная полоса), 4 - источник питания, 5 - медный электрод, 6 - прижим

Рисунок А.13 - Высокотемпературная пайка косвенным электронагревом

1 - подвижный электрод, 2 - профилированный наконечник электрода (изготовлен, например, из угля, вольфрама, молибдена), 3 - источник питания, 4 - твердый припой, флюс, 5 - детали, 6 - неподвижный электрод

Рисунок А.14 - Высокотемпературная пайка прямым электронагревом

А.2.5.3 Высокотемпературная пайка в печи (913)

Паяемые детали нагревают излучаемой теплотой и/или конвекцией горячего газа в печи. Детали закрепляют относительно друг друга. Твердый припой помещают до начала нагрева. Обычно процесс осуществляется без флюса в активной газовой среде или вакууме. В некоторых случаях применяют инертный защитный газ и/или флюс, например для пайки алюминиевых сплавов.

Рисунок А.15 - Классификация процессов пайки