foto1
foto1
foto1
foto1
foto1

Знання - це скарб, а навчання - ключ до нього.

Навчання - світло, а не навчання тьма.

Знання за гроші не купиш.

Знання - це сила, а незнання - робоча сила?

Хорошого спеціаліста робота сама шукає.

Електротехніка

 Тема№ 4

Тема:

Розпаювання конструкційних матеріалів.

Мета роботи:

Вивчити типи припоїв, флюсів та способи скручування та спаювання провідників.

 ПРАКТИЧНА ЧАСТИНА

Прилади та матеріали для виконання практичної роботи: електричний паяльник потужністю від 25 до 40Вт, набір радіоелементів. Елементи схем, умовні позначення на електричних схемах. Умовні позначення та правила монтажу резисторів, конденсаторів. Маркування і застосування.

Завдання

  1. Ознайомитись з теоретичною частиною.
  2. Опишіть всі способи з'єднання  та спаювання провідників.
  3. Скрутіть паралельним,  послідовним та т-подібним з'эднанням  та спаяйте їх.
  4. Дайте відповіді на контрольні запитання.
  5. Звіт виконай у зошиті і зроби фото  або у текстовому редакторі і надішли на електронну адресу Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Одним з останніх етапів у складанні печатних плат є паяння. При паянні необхідно забезпечити механічне закріплення і електричний контакт між провідником і ЕРЕ. Паяння проводиться на повітрі з застосуванням різних флюсів, які захищають поверхні з’єднуваних елементів від окислення в процесі нагріву.

Окремі технологічні операції, що забезпечують якісне паяння з’єднань такі:

  • отримання металевих поверхонь шляхом очищення від поверхневих шарів за допомогою флюсу;
  • нагрівання вище точки плавлення припою;
  • витіснення флюсу за допомогою припою;
  • розпливання рідкого припою по металевій поверхні – процес змочування;
  • дифузія атомів з твердої металевої фази в рідкий припой і навпаки – утворення сплавної зони;
  • наступна обробка паяльних з’єднань – очищення, коли видаляються флюси, що сприяють корозії.

Перед паянням усі поверхні, що паяють, очищають від захисних покрить. Припой, який застосовується при паянні, повинен мати температуру плавлення не менше, ніж на 60°С нижче температури плавлення з’єднуваних металів і не більше 300°С, так як її обмежує відносно невисока термічна стійкість майже усіх ЕРЕ і печатних плат. Найчастіше для гарячого лудіння провідників печатних плат використовується сплав Розе (олово – 28%, свинець – 22%, вісмут – 50%), а для паяння – олов’яно – свинцевий припой ПОС – 61(олово – 60 – 62%, свинець – 40 – 38%).

Флюс є неметалевим матеріалом, який створює передумови для міцності у місці паяння. При флюсуванні здійснюються такі операції:

  • швидке і повне змочування металевої поверхні завдяки впливу сил поверхневого натягу;
  • видалення окислених шарів на контактуючих металах, а також розчинення і видалення продуктів реакцій при температурі нижче температури плавлення припою;
  • захист очищеної металевої поверхні від нового окислення.

Залишки флюсу повинні легко видалятися або бути нейтральними, тобто не повинні змінювати електричні параметри початкового матеріалу і не викликати корозії. Найбільш придатним є флюс ФКТ (соснова каніфоль – 10 – 40%, етиловий спирт – 59,9 – 89,9%, нітробромідіксітен – 0,05 – 0,1%).

 Методи паяння

При паянні компонентів зі стрижньовими виводами (дискретних ЕРЕ, ІС в пластмасових корпусах зі стрижньовими виводами) для контактування використовується тільки та сторона печатної плати, де проводиться паяння. Дротові виводи, що виступають над платою до 3мм міцно з’єднуються тільки методом групового паяння. Таким методом є паяння зануренням, при якому металеві поверхні зі сторони паяння під час занурення в паяльну ванну покриваються припоєм. Інколи металеві поверхні на платі захищають від змочування припоєм, залишаючи вільними контактуючі поверхні зі стрижнями, щоб запобігти утворенню перемичок та зекономити припой. Це селективне паяння досягається за допомогою паяльних масок, які утворюють шляхом покриття провідників захисним паяльним лаком. Паяльна маска залишає чистими тільки ті місця, які повинні бути покриті припоєм. Для інших металевих провідників захисний паяльний лак є не тільки відштовхувальною припой речовиною, але на основі свого складу (модифікована епоксидна смола) засобом корозійного захисту. Методи паяння повинні задовольняти вимоги поточного виробництва і гарантувати надійність зпаюваних з’єднань (щоб менше 1% зпаюваних з’єднань підлягали наступному допаюванню). Якщо паяння зануренням не можливе (обумовлена комбінація речовин, невелика партія, особлива форма компонентів), то доводиться застосовувати інші методи, наприклад, інфрачервоне паяння. Ручне паяння паяльником застосовується тільки під час ремонтних робіт для паяння стрижневих виводів ЕРЕ. Для цього існують удосконалені багаточисельні паяльники і допоміжні засоби, які дозволяють виділяти певну кількість тепла, вносити дозовану кількість припою і відсмоктувати зайву його кількість від місця паяння.

 Паяння зануренням

При пайці зануренням складену плату стороною паяння опускають в розплавлений припой (паяльна ванна). При цьому на стороні паяння усі виводи ЕРЕ, що виступають із монтажних отворів, з’єднуються з контактними площадками плати. Одночасно усі металеві поверхні (провідники, монтажні отвори) змочуються припоєм, оскільки вони не покриті паяльною маскою. В платах з металізованими отворами припой повинен піднятися до установочної сторони, завдяки чому підвищується надійність контакту.

При паянні зануренням в паяльну ванну підводиться не тільки припой, але й необхідна кількість тепла. Так як перехід тепла від рідкого припою до твердих контактуючих металів проходить швидко, то температура паяння установлюється протягом 1 – 2 секунд.

Щоб втрати тепла ванни були незначні, сторона паяння печатної плати попередньо підігрівається. Завдяки цьому вдається також запобігти теплового удару чутливих до нагріву базових матеріалів. Труднощі нагріву багатошарової печатної плати в тім, що тепло швидко відводиться через численні проміжкові мідні поверхні. Щоб не змінилися умови паяння, необхідно підтримувати постійний температурний режим паяльної ванни.

Температура паяння повинна бути по можливості більш низькою, щоб зменшились втрати припою за рахунок окислення. Продукти окислення плавають на поверхні ванни і забруднюють її. Перед паянням вони повинні бути видалені, так як є перепоною до утворення якісних паяних з’єднань й іноді у вигляді плівки залишаються на печатній платі. Видалення продуктів окислення проводиться майже виключно за допомогою механічних пристроїв (очищення, фільтрування), так як інші методи, наприклад, покриття маслом, каніфоллю чи воском, придатні тільки умовно. Недоліком є те, що захисні засоби забруднюють сторону паяння і при наступній обробці повинні видалятися за допомогою розчинників і миючих засобів.

При паянні зануренням паяльна ванна поряд з віддачею певної кількості припою і теплоти виконує ще й функцію активізації флюсу. Флюс наноситься на сторону паяння зануренням, розбризкуванням, намазуванням або валиками. Летючі компоненти під час сушіння при попередньому підігріві випаровуються. Активна частина флюсу – каніфоль – рівномірно вкриває паяну поверхню. При зануренні в розплавлений припой, флюс стає активним, відновлюються окисли і витісняються припоєм разом з продуктами відновлення з паяних з’єднань. На металевій очищеній поверхні здійснюється процес паяння.

Паяння хвилею припою

Паяння хвилею припою найбільш придатне при контактуванні стрижневих ЕРЕ з печатною платою. Переважна більшість усіх односторонніх печатних плат і печатних плат з металізованими отворами в масовому виробництві контактують за допомогою хвилевого паяння.

Принцип методу полягає в тому, що плата прямолінійно рухається через гребінь хвилі припою. Хвиля припою залишається вільною від окислів завдяки постійному рухові, і печатна плата теоретично занурюється тільки на невеликій площі. Для якості паяння важливий кут входу і виходу, а також форма хвилі припою. Завдяки цьому в основному вирішується питання, утворяться чи ні перемички й висячі краплини. На заповнення металізованих отворів впливає форма хвилі, яка формується завдяки геометричному виконанню хвилеутворюючих сопел в широких межах.

Роль флюсу при паянні

Для одержання якісної пайки необхідно насамперед, щоб розплавлений припій добре змочував поверхню металу, що паяють. Якість змочування залежить від чистоти поверхні, та від наявності або відсутності на ній окісних плівок і від характеру фізико – хімічної взаємодії між припоєм і твердим металом.

Флюсування. Під час цієї операції на сторону паяння наноситься флюс. При хвилевому флюсуванні у відповідному пристрої створюється хвиля флюсу заввишки біля 1см та шириною 30 – 35см, над якою проходить печатна плата. При цьому флюс змочує поверхню і на основі капілярної дії проникає на сторону установки ЕРЕ.

При продуванні повітрям певного тиску через вузькі сопла флюс запінюється. Якщо із хвилі рідини виходить пінна хвиля, то говориться про пінне флюсування. Товщина плівки флюсу, що наноситься, не повинна перевищувати 3 – 4мкм. Якщо товщина плівки велика, то в процесі паяння для її видалення необхідно багато тепла і це може стати передумовою недоброякісних паяних з’єднань.

Сушіння та попереднє підігрівання. Після флюсування печатна плата злегка підігрівається і частково продувається гарячим повітрям. При підігріванні з флюсу вивітрюється розчинник. Після цього печатні плати потрапляють на ділянку, де вони підігріваються зі сторони паяння за допомогою нагрітої шляхом теплової радіації плити. Це підготовлює відновлювальну дію флюсу, що починає плавитися при температурі вище 130°С. Друга мета попереднього нагріву – уникнути теплового удару печатної плати.

При цій операції плата проводиться через гребінь хвилі. При цьому в першій фазі флюс стає активним. Утворюється металева поверхня, і після цього флюс разом з продуктами реакції витісняється припоєм. На очищеній металевій поверхні проходить процес зв’язку. Паяння проводиться при температурі 240 – 270°С. Вибрана температура підтримується постійною. При швидкості переміщення від 0,5 до 3,0м/хв час паяння становить від 1 до 7 секунд. В залежності від довжини печатних плат можна контактувати відповідно за годину від 200 до 800 плат

Важливою проблемою є окислення олово – свинець. Швидке переміщення припою відкриває доступ кисню повітря до вільної від окислів поверхні, тобто оксидний шар збагачується, а ванна, внаслідок цього, збіднюється оловом, тому в паяльну ванну необхідно додавати припой, збагачений оловом.

Охолодження. Після проведення хвилевого паяння необхідне часткове чергове оброблювання. Воно може бути складовою в процесі промивання і очищення (жирове паяння). Залишки флюсу в основному не потребують видалення, так як застосовуються флюси, що не спричиняють корозії. Раптового охолодження необхідно уникати, так як із – за різноманітності коефіцієнтів лінійного розширення базового матеріалу і металевої фази (мідь, припой) можуть утворитися тріщини.

З'єднання провідників.

  1. Опресовування. Для його виконання використовуються спеціальні наконечники та гільзи, які обжимають кілька жил або дротів одним разом. Коли гільза деформується у декількох місцях, вона щільно стискає між собою дроти, що одночасно забезпечує хороший електричний контакт та високу механічну міцність. Надалі таке з'єднання абсолютно не потребує обслуговування. До недоліків перш за все можна віднести необхідність застосування спецінструменту – ручного преса або гідравлічних кліщів. Крім того, при виконанні робіт потрібно мати певний навик та вміти підбирати гільзи оптимального для кожного випадку діаметру.
  1. Болтове з'єднання. Його зручно використовувати для комутації жил, розрахованих на високу напругу. Дріт великого діаметра завити вкрай важко, а ось зробити петлю та протягнути у неї болт, проклавши шайби, набагато простіше. Контакт виходить максимально надійним та навіть наочним, що може бути корисним при реконструкції проводки. Найголовніше – цим способом можна з'єднувати мідь та алюміній, не боячись наслідків, адже шайба між ними надійно екранує кожен провідник. Ще один плюс – сюди можна приєднати жили різного діаметру та бути впевненим у надійності з'єднання. Крім того, згодом з'єднання можна нарощувати, додаючи нові провідники.
  2. Клемні колодки. Це мініатюрні вироби з пластику, що складаються з декількох трубочок з латунними гільзами всередині. Досить вставити на свої місця зачищені жили та зафіксувати їх положення гвинтами. Про суттєві недоліки у даному випадку говорити не доводиться: колодки прості, дешеві та довговічні.
  3. Пружинні клеммники затискають жили за рахунок притискної сили невеликих вбудованих пружинок. Даний вид з'єднання найчастіше є розбірним, однак можлива й постійна фіксація провідників. Негативних сторін також не має – відрізняється від колодок тільки трохи вищою ціною.
  4. Ковпачки ЗІЗ (з'єднувальні ізолюючі затискачі) можна вважати дещо спрощеною версією пружинних клемників. До ковпачку вставляється кілька жил, які потрібно з'єднати, а потім уся група провідників обертається у просторі ковпачка. Скоба всередині нього надійно стискає дроти між собою, закручуючи їх.
  5. Самозатискні клеммники максимально схожі на пружинні, але тут дріт утримується всередині за рахунок притискної пластини. Якісні моделі даної категорії формують нерозбірне з'єднання.
  6. Важелеві клеммники також дуже споріднені з пружинними. При піднятті важеля простір для жили звільняється, а при заклацуванні він стає нерухомим у своєму гнізді. Розібрати таке з'єднання можна незліченну кількість разів.
  7. Скручування провідників. Є три види зкручування провідників. Послідовне , паралельне і т- подібне.

 Контрольні запитання

  • Призначення та компоненти з яких складаються флюси.
  • Призначення та застосування припоїв.
  • Призначення та застосування лаків.
  • Призначення та застосування клеїв.
  • Призначення, застосування та склад компаундів.
  • Які елементи радіоапаратури належать до складальних?
  • Які елементи радіоапаратури належать до деталей кріплення?

Література

Олійник О.М. Електрорадіомонтажна практика. Методичні вказівки та завдання щодо проходження навчальної практики.