Сравнительная характеристика видов соединений

Вид соединения	Переходное сопротивление R, 10-3 Ом	Механическая прочность Р, МПа	Интенсивность отказов λ, 10-3 час
сварка	0,01 – 1	100 – 500	0,1 – 2
накрутка	1 – 2	60 – 80	0,2 – 0,5
пайка	2 – 3	10 – 40	1 – 4
обжимка	1 – 10	20 – 50	2 – 5
токопроводящий клей	1 – 10	5 – 10	10 – 50

Физико-химические основы паяных соединений

Необходимо выполнять следующие условия:

1) подготовка соединяемых поверхностей – удаление оксидных пленок, загрязнений (для увеличения прочности соединений)

а) механическим способом – зачистка

б) химическим способом – обезжиривание (растворители, щелочи путем протирки или погружения (+УЗ колебания)) и травление (в растворах щелочей или кислот, далее необходима промывка и сушка)

2) активирование соединяемых поверхностей и припоя – осуществляется с помощью флюса (на основе канифоли, а также активаторов)

3) обеспечение взаимодействия на границе основного металла и жидкого припоя – для хорошего соединения необходима хорошая смачиваемость, определяемая краевым углом, чем меньше угол, тем лучше

4) создание условий для кристаллизации припоя

Флюсы

Флюсы могут быть твердыми, жидкими, газообразными, в виде паст. Выбор флюса производится исходя из активности в процессе пайки, температуры пайки – температура плавления припоя должна быть меньше темпаратуры пайки.

Флюс должен быть активным до начала расплавления припоя.

Необходимо выбирать оптимальный зазор, чтобы флюс свободно мог в него проникать, создавая условия для проникновения припоя.

Необходимо стремиться к уменьшению теплового воздействия на соединяемые материалы.

ГОСТ 19250 – классификация флюсов (по химическому составу, по температурному интервалу, по механизму действия, по агрегатному состоянию)

Существует и бесфлюсовая пайка. Если пайка производится в среде инертных газов, под вакуумом, то флюсы не используются.

Припои

Припои различают металлические, из цветных металлов, сплавов. Также низкотемпературные и высокотемпературные.

Предельная температура пайки 260^о – 270^о, то есть температура плавления припоя должна быть на 40^о ниже.

Чаще используются оловянно-свинцовые припои.

В состав припоя вводятся висмут, кадмий (уменьшают темпаратуру плавления) или серебро (увеличивает температуру плавления). С развитием появилось достаточно много припойных паст.

Основной припой ПОС-61 (61% - олово) – обладает наилучшей совокупностью физико-химических свойств.

Sn – дорогой металл

Pb - токсичный

Диаграмма состояния олово-свинец

Структура мелкозернистая, кристаллизация по всему объему.

Сплав РОЗЕ: 25% олово, 25% свинец, 50% висмут, t^пл=94^о – в основном используется для защиты меди и улучшения условий пайки.

Также используются бессвинцовые сплавы.

- SnAgCu более четко выдерживает требования

Ag – 3÷4%

Cu – 0,5%

t_пл≈217^о

- SnNiCu

Ni – 0,5÷0,7%

Но имеют место и дефекты - миграция серебра (рост кристаллов) происходит под влиянием электрического потенциала, с влагой может приозойти замыкание, в этих случаях используется палладий.

Процесс пайки

Образование паяного соединения – достаточно сложный процесс, зависит оот большого количества факторов.

Паяемость материала – характеристика, оценивающая возможность при выборе способа пайки, технологии, вспомогательных материалов, образования паяного соединения, отвечающего определенным требованиям.

Легко паяемые материалы – олово, золото, серебро, медь, их сплавы (0-12^о – угол смачивания).

Средне паяемые – латунь, бронза, никель, цинк, сталь (20-50^о).

Трудно паяемые – магний, алюминий, титан, молибден, нержавеющие стали (20-40^о).

Непаяемые – керамика, ферриты.

Ухудшить паяемость может искажение формы.

Основные элементы пайки можно определить как:

1) конструкция изделий

- паяное соединение характеризуется типом, зазором, площадью спая, шероховатостью паяемой поверхности, наличием покрытий

- паяное изделия характеризуется толщиной стенки, размерами, протяжным швом, массой изделия, точностью

2) материал

- температура плавления

- фазовый состав (диаграмма состояния)

- химический состав

- температурный коэффициент линейного расширения

- теплопроводность

- допускаемая температура нагрева

- коррозионная стойкость

3) технология пайки

- технологические факторы – припои, флюсы, способы пайки, термический цикл и режим

- технические факторы – оснащенность оборудованием, инструмент, оснастка, средства механизации и автоматизации

═════════════════════════════════

Образование паяного соединения основано на целом ряде явлений – тепловое, термическое, химическое и физико-химическое взаимодействие.

Ключевыми являются условия пайки.

Например, величина зазора 0,01-0,1 мм зависит от металла, флюса, припоя, способа пайки. Важным явлением при взаимодействии жидкой фазы припоя с металлом является растворение и диффузия. Скорость и глубина зависят от природы взаимодействия, металла, температуры, ткорости и времени нагрева. Диффузия – способ улучшения соединения, происходит коррозия с образованием интерметаллитов.

Для ПОС рекомендуется выбирать зазор 0,07-0,15мм, для латуни, меди 0,125мм.