Лекция №10: «Пайка и сварка при монтаже ЭВТ».
I. Пайка при монтаже ячеек ЭВТ.
Основные понятия.
Методы пайки.
II. Микросварка при монтаже ЭВТ.
Основные понятия.
Методы сварки.
Пайка при монтаже ячеек ЭВТ.
При передаче электрических сигналов происходит их ослабление и искажение в результате потери энергии в проводниках, электрических соединениях, в том числе в ЭРК и других конструктивах. Поэтому при разработке системы электрических соединений в изделии необходимо сводить к минимуму эти процессы, что особенно важно для слаботочных цепей быстродействующих ЭУ, за счет не только оптимизации проектных решений, но и обеспечения качества микроконтактирования и межконтактной коммутации, в том числе на этапе монтажа ЭУ. При монтаже ЭВС доля дефектов, обнаруживаемых в электрических соединениях достаточно велика и может составлять от 50% до 80% (от общего числа дефектов изделия), поэтому повышение качества микроконтактирования, а также межконтактной коммутации и их эксплуатационной надежности является задачей чрезвычайной важности при производстве аппаратуры.
Требования к электрическим контактам ЭК в ЭУ:
· минимальное омическое сопротивление в зоне контакта и его стабильность при различных климатических воздействиях;
· высокая надежность и долговечность;
· максимально достижимая механическая прочность;
· минимальное значение основных параметров процесса микроконтактирования (температуры, давления, длительности выдержки);
|
|
|
· возможность соединения разнообразных сочетаний материалов и типоразмеров контактируемых элементов конструктивов;
· устойчивость к термоциклам;
· в зоне контактирования не должны образовываться продукты, вызывающие деградацию ЭК;
· качество получения ЭК должно контролироваться простыми и надежными средствами;
· экономическая эффективность и производительность технологического процесса (ТП) получения ЭК.
Метод пайки широко применяется при монтаже ячеек ЭУ.
Пайка - процесс соединения металлов в твердом состоянии путем введения в зазор между ними расплавленного припоя (при температуре ниже температур
плавления соединяемых материалов) и взаимодействующего с ними, что приводит к образованию паянного соединения ПС (или паянного шва).
Выбор метода пайки определяется конструкцией корпуса элемента и формой его выводов. Корпуса со штырьковыми выводами запивают в металлизированные отверстия печатных плат в специальных установках многопозиционной пайки: волной припоя, общим или селективным погружением.
В качестве припоя при монтаже ячеек ЭВС используются преимущественно легкоплавкие сплавы эвтектического типа (с мелкодисперсной микроструктурой паянного шва и температурой плавления меньшей чем температуры плавления ингредиентов сплава) на основе олова и свинца.
|
|
|
Механизм пайки характеризуется физико-химическими процессами, проходящими при формировании паянных соединений во время монтажа ячеек ЭУ.
Процессы пайки:
· активация поверхностей соединяемых металлов и припоя;
· смачивание припоем контактируемых поверхностей;
· растекание припоя по контактируемым поверхностям с заполнением зазоров и капилляров (макро- и микрокапилляров) в зоне пайки;
· взаимодействие жидкой фазы припоя с основными металлами, проявляющееся в растворении припоем поверхностных слоев металлов и диффузии металлов на границах металл-припой; кристаллизация жидкого расплава (жидкой фазы, образующейся в результате взаимодействия припоя с контактируемыми поверхностями металлов).
Активация соединяемых металлов и припоя обеспечивается за счет нагрева основных металлов и расплавления припоя при введении его в зазор между сопрягаемыми поверхностями металлов либо при оплавлении уже имеющейся дозы припоя (например, в виде припойной пасты) между контактируемыми металлами. В первом случае эффективность активации снижается вследствие взаимодействия металлов и припоя с кислородом воздуха и образования оксидной пленки. Чтобы удалить образующуюся в процессе пайки оксидную пленку и защитить контактируемые поверхности от дальнейшего окисления, применяют флюсы, газовые среды, самофлюсующиеся припои или способы физико-механического воздействия (механические вибрации, ультразвуковые УЗ колебания и др.). При использовании припойных паст защита от окисления сопрягаемых материалов осуществляется за счет флюса, содержащегося в самой пасте. Таким образом, пайка с флюсами наиболее распространена и общедоступна, так как ее можно проводить в обычных атмосферных условиях без применения дорогостоящего оборудования. Расплавленный флюс растекается по паяемым поверхностям и припою, смачивает их и вступает с ними во взаимодействие, в результате которого удаляются оксидные пленки.
|
|
|
Поцессы, происходящими при удалении оксидов металлов являются:
· химическое взаимодействие между флюсом и оксидами припоя с образованием растворимого во флюсе соединения;
· химическое взаимодействие между флюсом и основным металлом, в результате которого происходит постепенный отрыв оксидной пленки и перевод ее в шлак;
|
|
|
· адсорбционное понижение прочности оксидной пленки под действием расплава припоя и диспергирование ее;
· растворение оксидной пленки основного металла и припоя во флюсе.
Неправильный выбор флюса либо нарушение технологических режимов флюсования и пайки может привести к тому, что флюсовые остатки и продукты взаимодействия их с оксидными пленками образуют в паянном шве шлаковые включения, что снижает прочность и коррозионную стойкость, нарушает герметичность паянных соединений.
Использование флюсов - не единственный метод удаления оксидов и избежания окисления металлов в процессе пайки, иногда для этих же целей в процессе пайки применяют специальные технологические газовые среды (восстановительные, вакуумные и др.) либо ультразвук, однако, это заметно усложняет технологический процесс монтажа, так как требуется специальное технологическое оборудование или оснастка для реализации пайки.
После расплавления припоя и достижения атомами сопрягаемых металлов требуемого уровня энергии активации происходит смачивание твердых поверхностей контактируемых материалов жидким припоем. От того, насколько хорошо расплавленный припой смачивает поверхности основных металлов, зависит прочность, коррозионная стойкость и другие свойства ПС. При смачивании атомы металлов сближаются на расстояние менее 100нм и в поверхностных слоях сопрягаемых металлов возникают связи, активность образования которых определяется строением внешней электронной оболочки контактируемых металлов. Смачивающую способность припоя обычно оценивают по коэффициенту его смачивания.
Дата добавления: 2018-05-30; просмотров: 627; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!