Что происходит при пайке
Цель: После урока ученик должен понимать физический смысл пайки: нагрев соединяемых поверхностей, работу флюса, смачивание припоем и образование надёжного металлического соединения.
3 часа теоретический разбор, рабочий пример, производственная ситуация, практический алгоритм, самопроверка и тест.
Объяснение темы
Пайка — это соединение металлических деталей расплавленным припоем, температура плавления которого ниже температуры плавления соединяемых деталей. При правильном процессе вывод компонента и площадка не расплавляются: нагреваются до температуры, при которой припой хорошо смачивает их поверхность.
На металле почти всегда есть оксидная плёнка. Она мешает припою контактировать с чистым металлом. Флюс помогает разрушить и удалить оксиды во время нагрева и защищает поверхность от быстрого повторного окисления.
Припой не должен лежать сверху как капля клея. Он должен растечься по нагретым поверхностям, образовать зону смачивания и после охлаждения сформировать механически и электрически стабильное соединение.
Подробный разбор
Нагрев соединения. Жало передаёт тепло одновременно площадке и выводу. Если греть только припой, он может расплавиться, но не смочить холодную поверхность.
Флюс. Активируется при нагреве, помогает очистить металл от оксидов и улучшает смачивание.
Смачивание. Расплавленный припой растекается по чистой нагретой поверхности. Плохое смачивание проявляется шарообразной каплей или границей, где припой не «прилипает» к металлу.
Количество припоя. Припоя должно хватать для формирования соединения, но избыток скрывает контур вывода и способен создать перемычку.
Охлаждение. Соединение нельзя двигать, пока припой затвердевает: движение может сформировать нарушенную структуру и трещины.
Контроль. После пайки оценивают смачивание, форму, количество припоя, отсутствие перемычек и повреждения платы.
Практический пример
Пример. Вывод резистора вставлен в металлизированное отверстие. Жало касается одновременно вывода и площадки, затем припой подают к нагретому соединению, а не на кончик жала. Он растекается вокруг вывода и формирует плавную галтель.
Если припой плавится только на жале и переносится комком на холодную площадку, соединение может выглядеть блестящим, но иметь плохое смачивание.
Как применять в работе
Порядок работы:
- Очистить и подготовить соединяемые поверхности по технологии.
- Выбрать подходящее жало и режим станции.
- Коснуться жалом вывода и площадки одновременно.
- Подать припой к зоне соединения после её прогрева.
- Убрать припой, затем жало.
- Дать соединению спокойно остыть и осмотреть его.
Типичные ошибки
- Плавить припой только на жале и переносить каплю.
Почему это ошибка: Площадка и вывод могут остаться недостаточно нагретыми, поэтому смачивание будет слабым.
Как правильно: Нагревать само соединение и подавать припой к нему. - Двигать деталь во время застывания.
Почему это ошибка: Механическое смещение нарушает формирование соединения.
Как правильно: Зафиксировать деталь до полного затвердевания припоя. - Добавлять припой до образования большой капли.
Почему это ошибка: Избыток способен скрыть дефект и замкнуть соседние выводы.
Как правильно: Останавливать подачу после формирования требуемой галтели.
Самопроверка
- Что может произойти, если использовать припой как клей поверх непрогретого соединения?
- Как нужно действовать вместо того, чтобы использовать припой как клей поверх непрогретого соединения?
- Что может произойти, если двигать деталь во время затвердевания припоя?
- Как нужно действовать вместо того, чтобы двигать деталь во время затвердевания припоя?
- Что может произойти, если компенсировать плохую теплопередачу чрезмерной температурой?
- Как нужно действовать вместо того, чтобы компенсировать плохую теплопередачу чрезмерной температурой?
Что нужно запомнить
- Пайка соединяет металлы припоем, а не работает как склеивание.
- Флюс помогает удалить оксиды и обеспечить смачивание.
- Нагревать нужно площадку и вывод, а не только припой.
- Хорошее смачивание означает контакт припоя с металлом по поверхности соединения.
- Избыток припоя так же нежелателен, как его недостаток.
- До затвердевания соединение не двигают.