Ушаков_ТПЭВМ (562162), страница 24

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 24)

В плате с закрепленными монтажными проводами сверлят от­верстия. При этом необходимо, чтобы торец провода по форме со­ответствовал краю отверстия. После подготовки поверхности отвер­стие и торец провода подвергаются химико-гальванической метал­лизации, качество которой определяет надежность электрического соединения проводного и печатного монтажа. На одной стороне та­кой платы можно разместить несколько слоев проводного монта­жа, чередуя нанесение адгезива и раскладку проводов. Плата с тремя слоями многопроводного монтажа эквивалентна одиннадцатислойной МПП.

13.4. Сварка

Сваркой называется процесс получения неразъемного соедине­ния металлических изделий путем местного нагревания их до расплавления или тестообразного (пластического) состояния без применения или с применением механического усилия. Основными видами сварки являются контактная, электродуговая и диффузионная сварки.

Контактная сварка. Контактная сварка (точечная и шовная) осуществляется методом сопротивления, при котором ток, используемый для нагревания, пропускается последовательно от одного свариваемого изделия к другому через поверхность их соприкосновения.

Рис. 13.15. Точечная контактная сварка:

а - принципиальная схема; б - строение сва­рочной точки

Точечную сварку применяют для соединения листовых материалов не­большой толщины. Сварива­емые листы (два или три) вводят в промежуток меж­ду медными электродами (рис. 13.15, а). При сжатии электродов 2 и 4 от свароч­ного трансформатора 1 про­ходит ток. В месте контакта деталей 3 из-за повышенного сопротивления выделяет­ся наибольшее количество теплоты. Центральная часть точки доводится до плавления и образует литое ядро 1. (рис. 13.15, б). Расплавленный металл 1 ядра удерживается от: вытекания плотным кольцом 2, нагретым до пластического состояния металла. После выключения тока образовавшаяся точка находится под давление электродов до окончания процесса крйсталлизации расплавленного ядра.

Основными параметрами, определяющими качество соединения, являются сила сварочного тока и длительность воздействия, усилие сжатия электродов и размеры их рабочей поверхности.

Размеры сварочной точки зависят от количества теплоты, выделяемого в зоне сварки, которое определяют по закону Джоуля – Ленца

, (13.3)

где I - сила тока, А; t – время сварки, с; R – общее сопртивление в зоне сварки, Ом.

Давление электродов значительно влияет на количество выделяемой теплоты. При малом давлении в месте контакта свариваемых деталей сопротивление большое и металл ядра точки расплавляется быстро; достаточная зона пластичного металла не успевает образоваться и возможно снижение прочности сварочной точки вследствие выплесков металла. При давлении выше оптимального уменьшаются количество теплоты, выделяемого в месте сварки, и диаметр точки.

Время сварки выбираю таким, чтобы центральная часть точки нагревалась выше температуры плавления. При более низкой температуре сварки не произойдёт слишком длительный нагрев приводит к образованию большого ядра, которое может выйти за пределы действия электродов, что снижает прочность точки.

Включение тока и сжатие электродов осуществляются с помо­щью педали, а в автоматических машинах — с помощью специальных электромагнитных или ионных прерывателей.

Большое значение для получения качественного соединения имеет подготовка поверхностей деталей. Свариваемые детали долж­ны плотно прилегать друг к другу в месте контакта и должны быть очищены от грязи, жира и оксидной пленки. Очистку проводят ме­ханическим способом (наждачным полотном, щеткой и др.) или химическим (травлением в соответствующих кислотах).

Шовная сварка служит для получения плотных швов внахлестку. В этом случае электроды выполняют в виде роликов. При вращении сжатых роликов свариваемые детали протаскиваются между ними. Сварочные точки располагаются рядом, частично пе­рекрывая друг друга, образуя непрерывный шов. Режим шовной сварки определяется шагом образующих шов точек, усилием, при­ложенным к роликам, диаметром роликов, скоростью сварки и силой сварочного тока.

Электродуговая сварка. Эта сварка основана на плавлении ме­талла под' воздействием электрической дуги, образуемой при прохождении тока через воздушный промежуток между двумя проводниками. Одним из проводников является свариваемый металл, а другим — угольный или металлический электрод.

Особенно важно применение электродуговой сварки при электрическом монтаже. Она обеспечивает надёжность соединения при тепловых перегрузках; высокую механическую прочность, надежный электрический контакт, хороший внешний вид соединения, возможность сварки материалов, не поддающихся пайке (нихром, константан и др.). Применение сварки монтажных соединений вместо пайки повышает производительность труда и снижает себестоимость изделия вследствие отсутствия дорогостоящих припоев и флюсов, а также более низких требований, предъявляемых к под­готовке поверхностей. Основными недостатками сварки электро­монтажных соединений являются невозможность их разъединения в отличие от соединений, выполняемых припоем, и недостаточная стойкость против коррозии. При сварке химически активных металлов и их сплавов используют электродуговую сварку в струе защитных газов (аргона, гелия и др.)

Диффузионная сварка. Для материалов, сварка которых обыч­ными методами затруднена (например, сталь с алюминием, вольфрамом, титаном и др.), применяется диффузионная сварка. Ее осуществляют при повышенных температурах с приложением сдав­ливающего усилия к месту сварки.

Установка для сварки (рис. 13.16) состоит из вакуумной охлаж­даемой камеры 2, внутри которой размещаются свариваемое изде­лие 4 и нагреватель 3. Сдавливающее усилие создается штоком 5, проходящим через вакуумное уплотнение 1, и механизмом нагружения 6.

Рис. 13.16. Диффузионная сварка в ваку­уме

После создания в камере вакуума (133 ·10^-3... 133 ·10^-5 Па) производится нагрев токами высокой час­тоты до температуры свар­ки. Глубокий вакуум при местном нагреве и давлении обеспечивает процессы вза­имной диффузии с переме­щением компонентов соеди­няемых деталей на расстоя­ния, превышающие меж­атомные связи. Нагрев спо­собствует ускорению диф­фузии атомов металлов че­рез поверхность стыка.

Усилие сжатия прикла­дывается после нагревания изделия и поддерживается постоянным в течение всего процесса сварки. Величина усилия зависит от свойства металла, температуры сварки и других факторов.

Процесс диффузионной сварки условно можно разделить на две стадии.

На первой стадии создаются условия для образования ме­таллических связей. Для этого необходимо обеспечить тесный кон­такт свариваемых поверхностей и создать условия для удаления поверхностных пленок оксидов. Тесный контакт обеспечивается за счет использования режимов с повышенными температурами, вследствие чего выступы в зоне контакта деформируются при зна­чительно меньших нагрузках, что дает хороший контакт по всей по­верхности свариваемых изделий. Предупреждение образования оксидных пленок достигается тем, что сварка осуществляется в ва­кууме.

На второй стадии происходят процессы взаимной диффу­зии атомов свариваемых материалов.

Преимущество диффузионной сварки заключается в том, что свариваемый металл не доводится до плавления. При этом возмож­но получение высокой точности размеров свариваемого изделия.

13.5. Монтажная микросварка

Обычные методы сварки при выполнении монтажных соединений в интегральных схемах применяют весьма ограниченно, что обус­ловлено малыми размерами соединений. Микросоединения выпол­няют золотой или алюминиевой проволокой диаметром менее 50 мкм. Контактные площадки микросхем имеют малую площадь. Для выполнения микросварных соединений используют различные методы сварки. Основными из них являются следующие методы сварки: термокомпрессионная, с косвенным импульсным нагревом, расщепленным электродом, ультразвуковая. Микросварные соеди­нения выполняют на установках, оснащенных оптическими устрой­ствами и манипуляторами.

Рис 13.17. Тсрмокомпрсссионная сварка:

а - принципиальная схема; б - клином; в - с помощью двух игл; г - капилляром

Термокомпрессионная сварка. Она осуществляется при одновременном воздействии повышенной температуры и давления

Свариваемые детали 2 и 3 (рис. 13.17, а) устанавливают на ра­бочий стол 4 Пуансон 1 имеет вертикальное перемещение, давление можно регулировать в определенных пределах. Теплота подво­дится к пуансону и рабочему столу от нагревателя 5, представляющего собой нихромовую спираль.

Нагрев увеличивает пластичность выводов и позволяет уменьшить усилие, необходимое для их деформации. В зависимости о конкретных условий усилие выбирают в пределах 0,5... 1,8 Н, температуру 250...400°С, время сварки 5... 30 с. При термокомпрессионной сварке часто применяют защитную среду (аргон, азот и др.)

Пуансон изготовляют из материалов, не обладающих адгезиея к металлическому проводнику в условиях сварки. К таким мате­риалам относятся вольфрам, молибден, оксид бериллия и др. инструмент может иметь форму клина (рис. 13.17, б) двух игл (рис. 13.17, в) или капилляра (рис. 13.17, г).

Механизм образования термокомпрессионного соединения свя­зан с разрушением оксидной пленки и созданием тесного контакт та между соединяемыми поверхностями. При этом происходит диспергирование поверхностных пленок с последующей взаимной диффузией металлов.

Свойства термокомпрессионного соединения зависят от размеров и материалов проводника. По мере увеличения площади сечения проводника прочность соединения уменьшается. Это объясняется повышением теплопотерь через проводник. Кроме того, для обес­печения нужных деформаций требуются более высокие давления. Для выводов применяют специальные материалы (обычно золото, позолоченную медь), обладающие, хорошими электрическими и ме­ханическими свойствами.

Термокомпрессионная сварка получила широкое распространение. Недостатками ее являются высокие требования к качеству подготовки поверхности соединяемых деталей, низкая производительность процесса (не более 200 соединений в час) и низкая надежность при сварке алюминиевых проводов.

Сварка с косвенным импульсным нагревом. Такая сварка является наиболее прогрессивной. Она отличается от термокомпрессионной тем, что рабочий инструмент нагревается только в момент сварки, а, выделение теплоты сосредоточено в нижней части, инструмента.

Электрод-инструмент под небольшим давлением приводится в соприкосновение с проводником (рис. 13.18). При прохождении импульса тока торец электрода нагревается и локально нагревает проводник до более высокой температуры чем при термокомпрессионной сварке. При этом проводник переходит в пластическое состояние, происходит его осадка под воздействием давления и о6разуется соединение.

Электрод имеет У-образную форму, что позволяет регулировать продолжительность и степень нагрева, с большой точностью. Размеры электрода выбирают такими, чтобы разогревался только его торец, т.е. та часть которая непосредственно контактирует со свариваемым элементом. Усилие сжатия зависит от пластичности материала и диаметра привариваемой проволоки. Для золотых и алюминиевых проводов давление берут в пределах 0,5...5 Н, а температуру 400...490°С.

Электроконтактная сварка расщепленным электродом (Рис. 13.19).

Характеристики

Список файлов книги