Ушаков_ТПЭВМ (562162), страница 25

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

Текст из файла (страница 25)

Эта сварка осуществляется за счет нагрева при пропускании электрического тока через свариваемые проводники между изолированными друг от друга электродами. Изолятором служит воздух (рис.13,19, а) или прокладка из диэлектри­ка (рис. 13.19, б). Основная часть теплоты выделяется в точках контакта «электрод - вывод». Электрод вы­полняют из металлов, с хорошей теп­лопроводностью и высокой температурой плавления (вольфрама, молибдена и др.). Количество выделяемой теплоты зависит от свойств поверхности раздела.

При нагреве проводников и наличии давления электродов выступы, нагретые до температуры рекристаллизации, сминаются. Площадь контакта в следствие этого увеличивается и облегчается сцепление за счет металлических связей. Длительность нагрева при сварке сдвоенным электродом значительно меньше, чем при сварке с косвенным импульсным нагревом, и возможность повреждения элементов схемы сведена к минимуму.

Расщепленный электрод применяют и для бесфлюсовой пайки. В отличие от сварки здесь нагрев требуется только для расплавления припоя, предварительно нанесенного на соединяемые детали. Этот метод особенно, пригоден в тех случаях, когда подводить припой в момент нагрева затруднительно.

При пайке сопротивлением необходимо строгое соблюдение режимов технологического процесса. Для этого, используют схемы с обратной связью работающие по принципу поддержания определенного напряжения между электродами или сохранения заданной температуры.

Ультразвуковая сварка. Ультразвуковая сварка позволяет получить неразъемное соединение металлов при совместном воздействии на деталь механических колебаний, высокой частоты; и относительно небольших сдавливающих усилий (рис. 13.20).

Рис. 13.20. Ультразвуковая сварка:

1 - плата; 2 - капилляр; 3 - про­волока; 4 - ультразвуковая голов­ка; 5 - контактая площадка

Это воздействие приводит к разрушению оксидных пленок и сглаживанию неровностей с созданием чистых поверхностей, что интенсифицирует процесс образования активных центров и приводит к образованию соединения.

Для выполнения монтажных соединений в микросхемах используют ультразвуковые генераторы мощностью около 100 Вт с час­тотой колебаний 20 ...60 кГц и при амплитуде колебаний инструмента 0,5 ... 10 мкм.

Преимуществами ультразвуковой сварки являются отсутствие нагрева, что позволяет соединять химически активные металлы; возможность соединения тонких деталей; небольшие усилия. Время, затрачиваемое на сварку, вдвое меньше, чем при термокомп­рессии, а надежность в 3 раза выше. Недостатки ультразвуковой сварки заключаются в сложности поддержания режима в зоне контакта и в более высоких требованиях, предъявляемых к по­верхности соединяемых деталей, чем при термокомпрессии.

Для улучшения качества сварки применяют комбинированные методы, при которых косвенный импульсный нагрев сочетается с ультразвуковыми колебаниями. Микросварные соединения можно получить при помощи лазерной, электронно-лучевой и плазменной сварок.

13.6. Склеивание

Склеивание применяют для неразъемного соединения деталей из различных материалов (металлических и неметаллических) в любых сочетаниях. В основе процесса склеивания лежит явление адгезии, т. е. способность некоторых веществ прилипать к поверх­ности других материалов. Адсорбционная теория (теория моле­кулярных сил) объясняет адгезию и когезию (сцепление между молекулами самого клея) главным образом взаимодействием сил Ван-дер-Ваальса, т. е. сил притяжения между незаряженными мо­лекулами склеиваемых тел.

При склеивании обеспечивается гладкая поверхность изделия и герметичность соединения. Преимущества клеевого соединения по сравнению с заклепочными заключаются в том, что уменьша­ется стоимость соединения, так как отпадает необходимость в свер­лении отверстий и изготовлении заклепок и обеспечивается равно­мерное распределение напряжений. Последнее обусловливает бо­лее высокие статические и динамические характеристики прочно­сти соединения, которые для тонких листов превышают прочность материала.

Преимущество склеивания состоит также в том, что при сое­динении разных металлов вследствие изоляционных свойств клея отсутствует контактная коррозия. Кроме того, благодаря наличию клеевой пленки затрудняется передача колебаний.

Недостатками клеевых соединений являются сравнительно низ­кая прочность, незначительная тепловая стойкость, а также дли­тельность технологического процесса (длительная выдержка при отверждении), что затрудняет сборку таких соединении на потоке. Для клеевых соединений недопустимы длительные нагрузки, так как эти соединения склонны к ползучести (текучести).

Клеи выпускают в виде жидких, пастообразных и твердых ве­ществ (прутки, гранулы, порошки, пленки) или нанесенными на подложку (клеящие ленты, ткани и т. д.). Клеи могут быть холод­ного и горячего отверждения.

Обычно клеи — это композиционные материалы, в состав кото­рых входят связующие вещества, растворители, наполнители, пластификаторы и катализаторы.

Связующая основа обладает клеящими свойствами и обеспечи­вает необходимую прочность соединения. Растворители определя­ют вязкость клея, а наполнители (металлические порошки, волок­нистые материалы и др.) увеличивают прочность, уменьшают усад­ку и повышают вязкость. Пластификаторы повышают эластичность пленки, а катализаторы ускоряют процесс отверждения клея.

В зависимости от назначения клеи делят на конструкционные и неконструкционные (табл. 13.1) Конструкционные клеи (на основе термореактивных смол) используют для получения проч­ных соединений, а неконструкционные (на основе термо­пластичных смол) — для ненагруженных соединений.

Наиболее перспективными являются эпоксидные клеи, отверждающиеся без выделения побочных продуктов. Они универсальны, выдерживают кратковременный нагрев до t=430°С. Прочность эпоксидных клеев почти не зависит от толщины клеевого слоя, что значительно упрощает их нанесение. Обычно адгезионные свойст­ва таких клеев выше когезионных. Вследствие малой ползучести они деформируются под действием длительной нагрузки значи­тельно меньше, чем другие клеи.

В микроэлектронных устройствах для создания электрических контактов применяют токопроводящие клеи (контактолы). Адгезионные свойства таких клеев определяются связующей основой (эпоксидной смолой и др.), а проводимость достигается применением наполнителей (мелкозернистых порошков золота, се­ребра, меди и др.). Скорость загустения контактолов зависит от состава и количества растворителя. Приготовленный контактол хранят при температуре ниже нуля в парах растворителя.

Контактол наносят с помощью шприца, что позволяет дозиро­вать количество клея. Это имеет важное значение для обеспечения высокого качества контактного соединения. Если капля окажется слишком большой, то она может не затвердеть после высыхания наружной области. Такое же явление произойдет при быстрой го­рячей сушке (при t=75°С) без выдержки на воздухе в течение 1 ч.

Удельное сопротивление проводящего эпоксидного клея нахо­дится в пределах 1 ·10^-2... 6 ·10^-4 Ом-см.

Прочность клеевого соединения определяется не только сила­ми адгезии, но и когезии. Опасные внутренние напряжения в клеевых соединениях могут быть значительно ослаблены, если клеевой слой делать тонким (в пределах 0,05 ...0,25 мм). При значительных неровностях склеиваемых поверхностей надо применять безусадочные клеи или вводить в состав клея порошкообразные на­полнители.

Процесс склеивания состоит из следующих этапов: подготовка поверхностей соединяемых деталей, нанесение клея, его подсушивание (открытая выдержка) и отверждение клеевых соединений.

Подготовка поверхностей соединяемых дета­лей. Чтобы места соединения могли быть хорошо смочены клеем, их необходимо очистить. Очистку (обезжиривание и промывку) осу­ществляют в ацетоне, бензине и водных растворах, различных мою­щих веществ. Признаком чистой и хорошо смачиваемой поверхно­сти является сохранение на ней сплошной пленки воды в течение 1 ...2 мин.

Большое влияние на прочность соединения оказывает шеро­ховатость поверхности. Наибольшая прочность получается при ше­роховатости поверхности соединяемых деталей Ra 10...2,5 мкм.

Нанесение клея. Клеи наносят кисточкой, пульверизато­ром или погружением. Для вязких клеев применяют накатывание, а пастообразные клеи наносят шпателем. Толщину наносимой плен­ки клея берут в пределах 0,05 ...0,25 мм. При более толстых плен­ках наблюдается значительное уменьшение прочности соединения.

Подсушивание клея. Подсушивание клея необходимо для удаления растворителя. Оно может быть выполнено без нагрева­ния или при повышенной температуре, которая не должна вызы­вать преждевременного отверждения клея. Степень удаления раст­ворителя влияет на прочность и пористость клеевого соединения. Клеи, не содержащие растворителей (например, эпоксидные), не требуют открытой выдержки. .

Соединение деталей, покрытых клеем, выполняется в приспо­соблениях, обеспечивающих определенное их положение. Необхо­димое давление создается грузом, струбцинками, пружинными за­жимами, винтами и т. д.

Время, необходимое для достижения клеевым соединением при определенной температуре оптимальной прочности, называется временем отверждения.

Характеристики

Список файлов книги