Способ пайки выводов в металлизированных отверстиях

 

1.СПОСОБ ПАЙКИ выводов в ЖТАШШЗИРОВАННЫХ ОТВЕРСТИЯХ, включающий флюсование зоны пайки и принудительное заполнение зазоров расплавленным припоем, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности паяного соединения при использовании среднеактивных флюсов , расплавленному припою сообщают возвратно-вращательное движение с линейной скоростью 0,15-0,3 м/мин и величиной поворота по дуге окружности на 45-90 . 2. Способ по П.1, отличающийся тем, что, с целью полирования поверхности паяного соединения , при кристаллизации припоя соо 9 вершают возвратновращательное движение горячей газовоздушной подушки (Л над поверхностью соединения. to (О СП 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Н) А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н втоеском свидкткльСтву

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21} 3669876/25-27 (22) 08.12.82 (46) 23.12.85.Бюл. ¹ 47 (?2) В.А.Копии, А.И.Каверин, А.IO.Èÿñíèêîâ, Т.П.Нечит и Н.И,Залипаев (53) 621.791.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 318434, кл. В 23 К 1/06, 04.12.69.

Авторское свидетельство СССР № 513798, кл. В 23 К 1/00, 15.09.72 .

Петрунин И.Е., Лоцманов С.Н

Николаев Г.А. Пайка металлов.

М.: Металлургия, 1973, с.190-191. (54)(57) 1.СПОСОБ ПАЙКИ ВЫВОДОВ В

МЕТАЛЛИЗИРОВАННЫХ ОТВЕРСТИЯХ, вклю(Я) у В 23 К 1/00 Н -05 К 3/34 чающий флюсование зоны пайки и принудительное заполнение зазоров расплавленным припоем, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности паяного соединения при использовании среднеактивных флюсов, расплавленному припою сообщают возвратно-вращательное движение с линейной скоростью 0,15-0,3 м/мин и величиной поворота по дуге окружности на 45-90 о

2. Способ по п,1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью полирования поверхности паяного соединения, при кристаллизации припоя совершают возвратно- вращательное движение горячей газовоздушной подушки над поверхностью соединения.!

99503 2

4 1

Изобретение относится к пайке, в частности к способам пайки выводов в металлизированных отверстиях плат, и может найти применение в электронной и радиотехнической промышленности.

Целью изобретения является повышение надежности"паяных; соединений при использовании среднеактивных флюсов.

Сущность способа закюп чается в сообщении расплавленноф припою возвратно-вращательного движения с линейной скоростью 0,15-0 3 м/мин и величиной поворота по дуге окружо ности на 45-90

На фиг.1 показана операция расплавления припоя; на фиг.2 — операция принудительного заполнения зазора припоем; на фиг.3 — операция формования паяного соединения; на фиг,4 — операция полировки формы паяного соединения.

Штырьковые выводы 1 устанавливают в металлизированные отверстия 2, а затем изделие устанавливают на основание 3 и накрывают матрицей 4. 0снование 3 и матрицу 4 изготавливают из материала, обладающего минимальной смачиваемостью поверхности (например, сплав алюминия) . Матрица снабжена отверстиями, которые расположены таким образом, чтобы при накрывании они совпадали с металлизированными отверстиями 2.

Дозированный припой 5 (порошковый или гранулированный) с флюсом подают в место пайки, т.е. засыпают в отверстия матрицы 4.

Замкнутое пространство в зоне пайки создают путем введения обогреваемой насадки 6 в отверстие матрицы 4 и затем перемещают до поверхности твердого припоя, после чего припой под действием тепла от насадки переходит в жидкое состояние.

Принудительное заполнение зазора жидким припоем осуществляют следующим образом.

Помимо поверхностного давления, создаваемого линейным перемещением обогреваемой насадки 6, для надежного и качественного заполнения насадке сообщают непрерывное возвратно-вращательное движение. При этом за счет . сил сцепления верхнего слоя припоя 7 (фиг.2) с поверхностью насадки движение передается

45 всей массе припоя, причем за счет центробежных сил скорость вращения припоя от поверхности штырьковых выводов и до поверхности металлизированного отверстия распространяется ,по линейному закону..Возвратно-вращательное движение жидкого припоя характерно тем, что после заполнения зазора оно не позволяет ему растекаться по поверхности, а способствует каплевидному группированию относительно штырькового вывода, что является одним из положительных факторов надежности заполнения и качества самого процесса пайки. Такое сложное движение (линейное перемещение по стрелке А и возвратно-вращательное движение) способствует более быстрой очистке от окислов поверхности паяемого соединения за счет трения создаваемого жидким припоем об эти поверхности, что способствует лучшей смачиваемости поверхности. Процесс пайки практически заканчивается по достижении торца насадки поверхности металлизированного отверстия.

В случае завышения выступания предварительно укороченных штырьков выводов 1 происходит саморегулирование их высоты при поступательном перемещении обогреваемой насадки 6 в момент принудительного заполнения зазора, а это исключает последующую операцию откусывания излишков штырькового вывода.

В результате обработки режимов вращения припоя оказалось, что при углах поворота менее 45 и скоросо ти вращения менее 0,15 л/мин, время пайки увеличивается, а надежность при виброиспытаниях падает. При увеличении скорости вращения выше

0,30 м/мин вибростойкость соединений также падает. Увеличение угла о поворота выше 90 не приводит к улучшению резуль".àòîâ пайки, но усложняет осуществление способа.

Для повышения прочности паяного соединения,. а также для создания эстетического внешнего вида галтельному участку паяного соединения придают определенную форму (в виде сферы усеченного конуса или вогнутой конической поверхности) . Форма поверхности паяного соединения существенна для надежности сборки, особенно при воздействии знакопеременных нагрузок, поэтому операция формования паяного соединения играет важную роль в технологическом

1 процессе пайки. В предлагаемом способе ее начинают после того, как насадка коснется поверхности металлизированного отверстия (фиг.3) .

Для процесса формования необходимо чтобы нижний слой жидкого припоя 8 закристаллизовался, для чего существуют два пути: охлаждение ниж-. ней поверхности пайки путем, подачи сжатого воздуха или отвод тепла с ощ еделенной скоростью из зоны пайки, т.е. понижение температуры обогреваемой насадки.

Возвратно-вращательное движение насадки необходимо сохранять, вследствие чего формирование пайки соединения осуществляется за счет движения атомов жидкого припоя в верхних слоях пайки, на границе твердаяжидкая фаза. Медленный отвод и остановка обогреваемой насадки из зоны пайки способствует созданию на поверхности пайки горячей газовоздушной подушки 9 (фиг.4), которая за

:счет колебания потока газов и воздуха, создаваемого возвратновращательным движением насадки полирует верхний слой паяного соединения, придавая ему качественный внешний

Вид е

Пример ы. Осуществлялась пайка выводов радиоэлементов (сопротивлений, диодов, конденсаторов) с диаметром штырьковых выводов 0,9 мм в металлизированные отверстия жестких плат диаметром 1,5 мм и глубиной 1,3 мм °

Процесс осуществляют следующим образом.

Поверхности штырьковых выводов и металлизированных отверстий очищаются от остатков консервирующих масел путем протирки места пайки этиловым спиртом, после чего осуществляется их сборка и установка в устройство, представляющее собой конструкцию книжного типа, при этом сами радиоэлементы располагаются внизу, а жесткая плата — вверху и накрывается!

199503 4 крышкой. Крышка устройства представляет собой матрицу с отверстиями, расположенными аналогично металлизированным отверстиям жесткой платы.

Крышка-матрица изготовлена из сплава алюминия и имеет отверстия диаметром 2,2 мм, которые при сборке располагаются напротив места пайки, т.е. металлизированных отверстий.

10 В них засыпается дозированный опилкОобразного типа припой со среднеактивным флюсом. Величина дозы определяется экспериментально и составляет в данном случае на одно металлизированное отверстие 0,0025 кг, гранулы опилок должны быть размером не менее 0,32 мм, чтобы не проваливаться в зазор соединения. Форма паяного соединения должна быть сферической, для чего насадка устройства снабжена вогнутой сферической поверхностью с радиусом 1,05 мм. Насадки изготавливаются также из сплава алюминия и нагретые до 19572 С

25 вставляются в отверстия крышки-матрицы. Обогреваемые насадки перемещаются до поверхности твердого припоя, после чего давление регулируется в пределах 0,04-0,1 кг/мм . При полном расплавлении припоя, что контролируется по величине смещения насадок, им сообщается непрерывное возвратно-вращательное движение с линейной скоростью вращения 0,150Ä3 м,мм с поворотом в пределах

/ о

45-90 . После заполнения зазоров припоем, определяемым полной остаI . ковкой насадок, производится отключение обогревательной системы и медленный подъем насадок на высоту

0,8 мм, при этом возвратно-вращательное движение не прекращается.

После выдержки 1,5-2 с насадки вынимаются, сборка извлекается Hs устройства и паяное соединение подвергается проверке.

Контроль производится по внешнему виду,металлографическим шлифам, переходному сопротивлению контакта, 50 модуляции электрического сигнала.

Все виды проверок образцы прошли успешно.

1199503

Составитель Ф. Конопелько

Редактор 11.Пуиненкова Техред A.Áàáèêåö Корректор П. Пилипенко

Заказ 7767/15 Тираж 1085

ВНИИХИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д.4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4