Сведения о припоях, наиболее часто применяемых в производстве электронных устройств

Марка припоя	Химический состав, вес. %	Температура плавления,	Рабочая температура ванн,
ПОС-61 ПОСВ-50 (33) ПОСК-50-18* ПСрОСЗ-58 ПСрОСИнЗ-56	Ост.	Остальное   Ост. Ост.	0,8 -   - 0,5 0,5	- -   - -	0,1 50 (33) - - -	- -   - -	- -   - -	(130)	220-240 130-140 (170-180) 180-195 225-235 215-225

* Данный припой для применения в ваннах с волнообразователями не пригоден из-за быстрой потери жидкотекучести и смачивания спосбности.

Флюсование включает смачивание основного металла и припоя флюсом, удаление с их поверхностей окисных пленок, вытеснение флюса расплавленным припоем из зазора (между ними) и защиту места контактирования при пайке от окисления образовавшимся шлаком. После смачивания основного металла флюсом и удаления окисной пленки с поверхности металла образуется активная межфазная граница твердый металл - жидкий флюс, которая затем замещается расплавленным припоем в условиях, практически исключающих возможность взаимодействия места пайки с атмосферой воздуха (при пайке). Таким образом, механизм флюсования связан с протеканием целого ряда физико-химических процессов, основные из которых: смачивание, химическое взаимодействие между активными компонентами флюса и окисной пленкой, диспергирование окисной пленки в результате адсорбционного характера понижения ее прочности под влиянием расплава флюса, растворение окисной пленки на межфазной границе твердый металл - расплав флюса и др. При монтаже электронных устройств на печатных платах чаще всего применяются флюсы на канифольной основе как наименее химически агрессивные, например, не содержащий активатор канифольный флюс типа ФКСп (канифоль сосновая 10-80 %, спирт этиловый 40-90 %) с температурным интервалом активности 150-300 °С, а также активированные флюсы типа ФКТ (канифоль сосновая 20-50 %, тетрабромид дипен-тена 0,05-0,1 %, спирт этиловый - остальное) с флюсущей активностью в диапазоне температур 180-300 °С. В данной лабораторной работе флюс следует применять при облуживании контактных площадок. Контактирование импульсной пайкой может осуществляться без применения флюса.

Перспективным в технологии пайки является применение инфракрасного нагрева. Этот безинструментный метод нагрева обеспечивает быструю и точную синхронно-групповую и симультанную пайку. В ряде случаев применяют также ультразвук для увеличения эффективности паяльников и паяльных ванн. Колебания ультразвуковой частоты, воздействуя на расплавленный припой, способствуют разрушению окислов или иных загрязнений и удалению их с соединяемых деталей. С применением ультразвука отпадает необходимость во флюсах.

При контактировании сваркой наибольшее распространение получил метод термокомпрессии, сущность которого состоит в получении соединения материалов за счет пластической деформации их путем одновременного действия нагрева и давления, причем нагрев не доводит соединяемые материалы до расплавления, а лишь увеличивает их пластичность.

Основные процессы, происходящие при формировании (без оплавления) сварного соединения термокомпрессией, следующие: образование физического контакта между присоединяемыми материалами, активизация поверхностей контактируемых материалов в месте контакта, пластическое деформирование материалов в зоне контакта с разрывом связей частиц сопрягаемых поверхностей, гетеродиффузия, коллективизация валентных электронов контактирующих частиц с образованием прочных металлических связей.

В настоящее время используются различные виды термокомпрессионной сварки. &яя получения электрических соединений при монтаже электронных устройств применяют в основном разновидности термокомпрессии с нагревом зоны сварки рабочим инструментом, причем в импульсном режиме, Б этом случае разделяют сварку косвенным нагревом.и сварку непосредственным нагревом свариваемого соединения в импульсном режиме. Сварка косвенным нагревом может быть выполнена термокарандашом или на сварочной установке с соответствующей формой электрода (разрезная игла, V-образный электрод, капилляр) (рис.7). Во всех случаях электрод разогревается в момент сварки.

При непосредственном нагреве разогревается не электрод, а место сварки за счет прохождения тока между двумя полуэлектроцами инструмента. Этот вид сварки называют сваркой сдвоенным электродом, сваркой с микрозазором или сваркой расщепленным электродом. Сущность физико-химических процессов, происходящих

при сварке этими двумя способами, тождественна. Однако при сварке сдвоенным электродом можно уменьшить длительность нагрева сварного соединения и увеличить его прочность.

Для микроконтактирования материалов, склонных к образованию окисных пленок. (Al и др.), успешно применяется термокомпрессионная сварка в сочетании с ультразвуком (иногда ее называют ультразвуковой сваркой). При наличии ультразвука энергия вибрации от ультразвукового преобразователя создает в сварочном инструменте

сложные напряжения растяжения, сжатия и среза. Когда возникающие напряжения начинают превышать предел упругости соединяемых материалов, происходит пластическая деформация в зоне их соприкосновения. В результате пластической деформации и диспергирующего действия ультразвука происходит удаление с поверхностей контактирувдих материалов адсорбированных веществ (очистка), а также разрушение поверхностных окислов. При этом в процессе сварки увеличивается площадь непосредственного контакта соединяемых материалов, что позволяет проводить микросварку при более низких температурах, чем в отсутствие ультразвука, без снижения качества микроконтактировакия.

Существенным недостатком способов микроконтактирования сваркой, требующих сварочного инструмента, является низкий уровень их-автоматизации (последовательное микроконтактировавие). В отдельных случаях монет быть реализована последовательно-групповая сварка, т.е. средний уровень автоматизации, но это требует дорогой оснастки (например, многоэлектродного цангового приспособления) для каждой разновидности конструкции навесного компонента.

Применение лазерной либо электроннолучевой сварки для микроконтактирования также не позволяет повысить ее уровень автоматизации выше среднего, поскольку возможности многолучевых систем ограничены и он.4 не пригодны для реализации симультанного процесса сварки.

В последнее время появляются сведения об освоении для высокоавтоматизированного микроконтактирования способа сварки взрывом (с предварительным нанесением в зону контактирования специального взрывчатого вещества, например, при помощи трафаретной печати). Однако данному способу присущи существенные недостатки (например, необходим точная дозировка взрывчатого вещества, особая осторожность в обращении с ним, специальные требования к материалам, оборудованию и т.д.), что требует дополнительных исследований.