Файл: Бабаянц, С. С. Микропроволочные элементы радиоустройств учебное пособие для подготовки рабочих на производстве.pdf

ГЛАВА ШЕСТАЯ

ТЕХНОЛОГИЯ МИКРОКОНТАКТИРОВАНИЯ

6-1. Методы микроконтактирования

Микроконтактированием называется создание контактных сое­ динений, обеспечивающих постоянство механической и электри­ ческой связи между намоточным проводом и выводами элементов.

Вкачестве выводов используется круглая или плоская монтажная

инамоточная проволока, а также плоские или круглые контакты и лепестки. Присоединение выводов к внешней схеме радиоэлектрон­ ного устройства осуществляется обычными методами монтажа на­ весных элементов — пайкой или сваркой. Значительно более слож­ ной задачей является выполнение надежных внутренних соединений намоточной проволоки с выводами элементов. Контактные соедине­ ния могут явиться серьезным источником ненадежности работы элементов. Количество таких соединений может оказаться значи­ тельным. Объем, приходящийся на контактные соединения, становится соизмеримым с объемом элемента или может его прев­ зойти. Существующие методы, применяемые при монтаже обычных элементов, неприемлемы для микроконтактирования миниатюрных

элементов. Причинами этого являются следующие особенности контактных соединений: а) малые размеры и толщины контактных поверхностей; б) малые размеры элементов; в) малые диаметры вы­ водов элементов и применяемой микропроволоки (0,01—0,2 мм). Это ограничивает механическую прочность микроконтактных сое­ динений, требует применения специального оборудования и инстру­ мента, затрудняет очистку контактных поверхностей. Кроме того, такие элементы, как резисторы и катушки индуктивности, например, требуют в местах контактирования строгого ограничения теплового воздействия по величине и продолжительности. Длительное тепло­ вое воздействие или превышение допустимого значения температуры изменяет электрические параметры этих элементов. Наконец, при большом количестве выполнения микроконтактных соединений увеличивается возможность возникновения ошибок по физиологи­ ческим причинам: микроконтактирование, выполняемое вручную, требует особого внимания и напряжения.

Методы микроконтактирования должны удовлетворять сле­ дующим требованиям: а) прочность соединения должна быть не ниже прочности соединяемых выводов и проволоки; б) соединение должно иметь минимальное омическое сопротивление; в) основные параметры процесса контактирования (температура нагрева, удель­ ное давление и длительность выдержки) должны быть мини­ мально возможными с тем, чтобы не повреждать элементы; г) воз­ можность соединения разнообразных сочетаний материалов и типо­ размеров; д) после процесса контактирования не должно оставаться материалов, вызывающих коррозию; е) качество соединения должно

89

контролироваться простыми и надежными средствами; ж) желатель­ но, а иногда обязательно обеспечивать ремонтоспособность контакт­ ного узла.

Применяемые в производстве методы микроконтактирования в различной степени удовлетворяют вышеперечисленным требова­ ниям. Классификация основных методов микроконтактирования

Пайка производится за счет нагревания соединяемых поверх­ ностей и расплавления припоев — специальных сплавов и металлов.

Сваркой называется процесс соединения металлических деталей с применением местного нагрева до плавления или пластического состояния. Методы сварки давлением обеспечивают соединение при совместном действии нагрева и давления. Методы сварки плавлением применяются для мнкроконтактирования элементов при их монтаже в радиоэлектронном устройстве. При сварке давлением общий нагрев или местный (локальный) не доводит соединяемые металлы до расплавления, а лишь увеличивает их пластичность, т. е. увеличи­ вает их способность к деформациям. В зависимости от режима сварки (давления, температуры и времени выдержки), электрическая кон­ тактная сварка может быть отнесена как к сварке давлением, так и к сварке плавлением. Давление является необходимым фактором.

Характерным для перечисленных методов микроконтактирования сваркой является то, что места соединения обладают более высоким электрическим сопротивлением, чем сами соединяемые металли­ ческие проводники. Такое сопротивление называют переходным контактным сопротивлением. Пайка в отличие от сварки создает небольшое переходное сопротивление.

Микроконтактирование токопроводящими пастами и амальгамами не изменяет величины переходного контактного сопротивления. Выбор метода мнкроконтактирования определяется требованиями

.90

к контактным узлам и технологическими особенностями их выпол­ нения, а также конструкцией контактного узла и применяемыми материалами.

6-2. Мягкая пайка легкоплавкими припоями

Технологический процесс пайки представляет собой соединение металлических деталей в нагретом состоянии расплавленным при­ поем, который затем затвердевает. В процессе пайки происходит взаимное растворение и диффузия припоя и основного металла в весьма тонком поверхностном слое соединяемых металлов. Паяные соединения широко распространены.

Получение надежных паяных соединений требует обязательного выполнения следующих основных условий: а) чистоты поверхностей паяемых элементов, которые должны быть сразу же после зачистки покрыты металлом или залужены; б) оптимальных зазоров между соединяемыми поверхностями, гарантирующих проникновение в них дозированного жидкого припоя; в) способа нагрева, обеспечиваю­ щего равномерный прогрев соединяемых деталей на 30—100° С выше точки полного расплавления припоя.

Прочность контактного соединения и его надежность определяют­ ся степенью чистоты спаиваемых поверхностей соединяемых деталей. Поверхности должны быть тщательно очищены от пленок, лаков, эмалей, окислов и загрязнений. Большое значение имеет правильный выбор припоев и флюсов. В качестве припоя используются различ­ ные цветные металлы и их сплавы. В зависимости от величины тем­ пературы плавления припоев они разделяются на мягкие и твердые. Мягкие припои имеют температуру плавления менее 450° С и харак­ теризуются невысокой механической прочностью, ор от 2 до 8 кгс!ммг. У твердых припоев температура плавления свыше 450° С. Механичес­ кая прочность твердых припоев выше, ар от 10 до 40 кгс1мм2. В ка­ честве легкоплавких припоев применяют мягкие припои: оловянно­ свинцовые, висмутовые, кадмиевые и другие сплавы. Наиболее низкотемпературные припои содержат индий, висмут и кадмий с тем­ пературами плавления 80—150° С. Для растворения и удаления окислов и загрязнений со спаиваемых поверхностей и для защиты металла от окисления в процессе пайки, для улучшения смачивания металла припоем и растекания припоя служат флюсы. Флюсы обра­ зуют жидкую и газообразную защитную зону, предохраняющую поверхность металла и расплавленного припоя от окисления. Флюсы по действию, оказываемому на металл, подвергающийся пайке, разделяются на кислотные (активные), бескислотные, антикор­ розийные и активированные.

Кислотные флюсы (хлористый цинк и флюсы на его основе) интен­ сивно растворяют окисные пленки и обеспечивают хорошее сцеп­ ление (адгезию) припоя с основным металлом. Однако остатки флюса после пайки вызывают интенсивную коррозию (разрушение) соеди­ нения и основного металла. В связи с этим необходимы тщательная

91

промывка и полное удаление остатков флюса с поверхности сое­ динения. Кислотные флюсы не применяются для пайки элементов, их используют иногда для пайки стальных и латунных корпусов, кожухов, экранов, футляров и прочих деталей.

Для мягкой пайки легкоплавкими припоями применяют специ­ альные бескислотные флюсы, удовлетворяющие следующим усло­ виям: флюс должен обладать активностью, обеспечивающей хоро­ шую растворяемость окислов, соединяемых элементов и припоя, диапазон температур раскисления флюса, т. е. его активность должна быть в пределах от 90 до 150° С. Температура плавления припоя должна быть выше рабочей температуры флюса на 20—40° С, остатки флюса не должны вызывать коррозии, т. е. должны быть инертными и негигроскопичными, а также не должны изменять электрического сопротивления изоляции. Флюсы ФПП (ПлП) и КЗ в наибольшей степени удовлетворяют специфическим особен­ ностям пайки элементов легкоплавкими припоями. Характеристики этих флюсов указаны в табл. 6-2. Их активность с металлами и при­ поем ПОС-61 выражена в относительных единицах.

Таблица 6-2

Флюсы КЭ и ФПП даже в тех случаях, когда места паек не промываются, не коррозируют, и их остатки не влияют на величину сопротивления изоляции. К недостаткам флюсов КЭ и ФПП следует отнести их слабую активность, которая наступает при температуре выше 200° С. Это приводит к необходимости применения припоев с температурой плавления свыше 140° С. К бескислотным флюсам относятся также флюсы ЛТИ-120, ТС-1 и № 29. Эти флюсы требуют тщательной промывки мест паек, так как их остатки приводят к снижению сопротивления изоляции между токопроводящими элементами и могут вызвать коррозию медных проводов. Флюсы ЛТИ-120, ТС-1 и № 29 применяются для облуживания деталей их стали, латуни, их активность выше, чем активность флюсов ФПП и КЭ. Состав флюсов приведен в табл. 6-3.

Антикоррозийные флюсы на основе фосфорной кислоты с добав­ лением различных органических кислот применяются для пайки черных металлов. Активированные флюсы на основе канифоли с добавлением активизаторов (солянокислого или фосфорнокислого аналина, салициловой кислоты и др.) применяются для сплавов,

92