Особенности сварки изделий электронной техники. Классификация способов сварки. Сварка плавлением в электронной технике.

Сваркой называют технологический процесс получения неразъёмных со-единений из металлов, их сплавов и других материалов.

Это один из широко используемых процессов для создания новых и ремонта широкоиспользуемых изделий электронной промышленности. Современные методы сварки представляют собой сложные физико-химические процессы, поэтому их выполнение требует не только хороших производственных навыков, но и понимания существа и взаимосвязи основных явлений, обеспечивающих процесс соединения деталей.

Особенности: основные сложности, возникающие при сварке изделий электронной техники, связаны с применением в них широкого спектра материалов, резко отличающихся по своим свойствам. Возникает необходимость соединять эти материалы не только в однородном сочетании, но и получать соединения разнородных материалов.

При этом необходимо обеспечить высокую прочность соединений при статических и динамических нагрузках, электропроводность, теплопроводность, вакуумную плотность.

Получение высоконадежных сварных соединений осложняется рядом конструкторских требований - необходимостью соединять детали малых размеров и детали с разной толщиной соединяемых поверхностей, выполнять соединения в труднодоступных местах и вблизи термочувствительных элементов прибора.

Требование вакуумной плотности и высокой чистоты соединения сварки и пайки деталей потребовало применения способов сварки и пайки, исключающих загрязнённые поверхности деталей и близлежащих участков трудноудаляемыми окислами и остатками флюса. Для соединения деталей электронных приборов применяют способы сварки и пайки, осуществляемые в защитных газах или в вакууме. Предъявляются высокие требования к подготовке поверхности деталей перед соединением, а также к чистоте помещений, оборудования и технологических приспособлений.

Важной особенностью является то, что сварка и пайка деталей и узлов применяются на завершающей стадии сборки электронных приборов и возникающие при этом нагрузки не должны оказывать влияния на их работоспособность.

Классификация способов сварки

Сегодня в электронной промышленности внедрены десятки способов сварки, появляются новые способы, совершенствуются старые.

Существующие в настоящее время способы сварки можно подразделить на две основные группы (по состоянию соединяемых кромок в процессе сварки).

К первой группе относятся способы, при которых металлы свариваются в твердом состоянии при совместной пластической деформации, часто одновременно с дополнительным нагревом.

Ко второй группе относятся способы, при которых металлы в месте соединения расплавляются.

Рисунок 1 - Основные способы сварки и пайки, используемые

при сборке электронных приборов

Промежуточное положение между сваркой плавлением и сварной давлением занимает пайка. Соединяемые кромки деталей в процессе пайки не расплавляются, т.е. находятся в твердом состоянии, как при сварке давлением. Между соединяемыми кромками изделия вводится промежуточный металл - припой, который плавится при более низкой температуре, чем соединяемые металлы. Припой в жидком виде заполняет зазор между поверхностями соединяемых деталей под действием капиллярных сил, а застывая, кристаллизуется, образуя прочные связи.

Сварка плавлением - технологический процесс получения неразъемного соединения, основанный на локальном расплавлении свариваемых кромок, образования общей сварочной ванны с последующей кристаллизацией шва.

Для образования соединения методами сварки плавлением, необходимо сначала подготовить материал. Сварка - сложный и быстропротекающий физико-химический процесс образования соединения.

Как известно, твердое тело представляет собой “агрегат” атомов, находящихся во взаимодействии, а его физические характеристики определяются их взаимным расположением (кристаллической решеткой) и химическими связями, действующими между ними. Поэтому соединение сваркой твердых тел можно представить как образование прочных и устойчивых химических связей между атомами соединяемых элементов.

Общая схема методов сварки плавлением может быть представлена рядом последовательных стадии состояния металла в зоне сварки:

Рисунок 2 - Схема стадий образования соединения сваркой плавлением:

1 - сборка под сварку; 2 - образование сварочной ванны под воздействием источника теплоты; 3 - кристаллизация ванны с образованием сварного соединения; 4 - макроструктура зерен на границе шва; 5 - “стыковка” кристаллических решеток на границе плавления