Механизм причинно-следственных зарождений отказов
Паяных соединений
Виды механизмов отказов Причина возникновения отказа
паяных соединений
Возникновение пор и Из-за выхода газов из монтажных оснований;
трещин поглощения влаги из воздуха; усадки припоя
Коррозия Под воздействием различия электрохимических
потенциалов материалов; под воздействием
активных веществ
Непропай («холодная» пайка) Вследствие неправильного температурного режима;
несоблюдения временных режимов пайки или
процесса кристаллизации припоя
Усталостное разрушение В результате термомеханических напряжений;
контактной пары из-за некачественной конструкции контактной пары
Очень большое влияние на получение качественного паяного соединения оказывает подготовка поверхностей конструктивных элементов контактной пары и соблюдение определенных технологических требований при пайке.
Признаками некачественной подготовки поверхности под пайку являются: низкая паяемость; несмачиваемость; недостаточное заполнение припоем паяльного зазора или пятна пайки; уменьшенное сцепление в зоне контакта; пониженная прочность соединения; искажение формы галтели припоя (выпуклость, острые кромки и выступы) и др.
Таблица 7.2
Дефекты паяных соединений, причины их возникновения и
Меры предупреждения
Вид дефекта Причины возникновения Меры предупреждения
1. Припой не смачи- Недостаточный нагрев Повысить температуру
вает поверхность изделия под пайку пайки
металла в зоне пайки Наличие окисной пленки Проверить составы травителей
или других загрязнений режимы обработки. При пайке в
активных газовых средах прове-
рить наличие среды
Не обеспечено Использовать более активный
флюсование флюс или газовую среду, увели-
чить количество применяемых
флюсующих средств
Большая разность темпе- Подобрать припой и флюс в соот-
ратур плавления припоя ветствии с требованиями техноло-
и флюса гии пайки
Не обеспечена оптималь- Обеспечить подготовку поверхнос-
ная шероховатость по- ти к облуживанию (механически,
верхности химически или другим способом)
Припой не взаимодейст- Заменить состав припоя, повысить
вует с паяемым металлом температуру пайки, нанести на
паяемый материал технологичес-
кое покрытие
2. Припой не Увеличен или уменьшен Подобрать оптимальный зазор и
затекает в зазор при зазор в сравнении с оп- обеспечить его поддержание
наличии хорошего тимальным в процессе пайки
смачивания
3. Не образуются гал- Не выдержан оптималь- Изменить размер зазора до опти-
тели ный зазор, большая рас- мального, поднять температуру
творимость паяемого ме- пайки, увеличить количество
талла в припое припоя
Не выдержан режим на- Обеспечить равномерный прогрев
грева всего изделия до оптимальной
температуры
Плохое качество очистки Обеспечить более тщательную
паяемой поверхности очистку поверхности перед пай-
кой, применить более активные
флюсы или газовые среды
Наличие углерода на Проверить полноту удаления мас-
поверхности изделий лосодержащих материалов на пая-
емых изделиях
Отсутствие выхода для Сделать технологические
газов из замкнутых по- отверстия
лостей в зоне пайки
Недостаточное количест- Использовать в качестве связующе-
во припоя вследствие го паяльных паст полимеры, пере-
уноса при пайке связу- ходящие при нагреве из твердого
ющим компонентом состояния в газообразное (типа
припоя сополимера формальдегида с
диаксоланом – СФД)
4. Пористость пятна Высокая температура на- Сократить время или снизить тем-
пайки грева или слишком про- пературу пайки
должительный нагрев
Несоответствие припоя Подобрать припой, соответствую-
щий металлу
Испарение компонентов Пайку вести в контролируемой
припоя в флюсе среде при минимальных темпера-
туре и выдержке, применить спо-
соб нагрева, обеспечивающий со-
кращение времени нагрева
Влияние флюса или кон- Применить пайку в вакууме
тролируемых средств
Проникновение газов в Проверить качество металлизации
зону пайки из диэлект- отверстий печатных плат (толщина
риков при пайке печат- покрытия должна быть не менее
ных плат 25 мкм). Перед пайкой нагревать
печатные платы с целью их дегаза-
ции. Повысить продолжительность
пайки для удаления газообразных
компонентов через расплав припоя
5. Осадки на поверх- Выпадание белого осадка Удалить осадки сухой щеткой или
ности печатных плат связано с составом флю- промывкой водой
са, режимом пайки, ка-
чеством защитных по-
крытий
Выпадание темного Удалить остатки канифольного
осадка вследствие непра- флюса сразу после пайки с помо-
вильного выбора флюса щью растворителей. Остатки кис-
или неполного удаления лотных флюсов удалить с примен-
остатков флюса ением нейтрализующих добавок
6.Трещины в паяном Быстрое охлаждение Уменьшить скорость охлаждения.
соединении после пайки Использовать нагрев концентри-
рованным источником энергии
Значительная разность Подобрать материалы с близкими
характеристик паяемых характеристиками
материалов и припоя
Пайка припоями с широ- Применить композитные материа-
ким интервалом крис- лы
таллизации
Образование хрупких фаз Пересмотреть выбор припоя
(режим пайки)
7. Трещины в зоне Интенсивная диффузия Снизить температуру пайки, со-
паяного соединения припоя в основной кратить время нагрева
металл
Значительная разность Подобрать близкие по характерис-
характеристик паяемых тикам материалы. Применить кон-
материалов структивные и технологические
приемы для обеспечения пайки
различающихся по характеристи-
кам материалов.
Использовать концентрированные
источники нагрева
8. Смещение и пере- Плохое крепление изде- Использовать оснастку и приспо-
косы паяных соеди- лий перед пайкой собления, обеспечивающие надеж-
нений ную фиксацию изделия в процессе
пайки
9. Некачественное Окислительная среда Обеспечить герметичность соеди-
состояние поверхно- в камере пайки нений трубопроводов, подающих
сти изделий после защитную среду в камеру пайки.
пайки Создать избыточное давление в
системе, подающей защитную сре-
ду в камеру пайки. Проверить сос-
тояние внутренней поверхности
камеры пайки
Наличие углерода на Проверить полноту удаления мас-
поверхности изделий лосодержащих материалов на пая-
емых изделиях
10. Наплывы или Изделия недостаточно Повысить температуру пайки в
натеки припоя прогреты при пайке камере. При конвейерной пайке
уменьшить скорость движения
конвейера
Наличие перемычек на Использовать средства, изменяю-
печатных платах вслед- щие физические характеристики
ствие близкого располо- расплава припоя
жения мест паек
В результате низкой Повысить температуру расплава,
температуры пайки, ма- увеличить время контакта печат-
лой выдержки, несоот- ной платы с припоем. Применить
ветствия выбранного механические средства для уда-
припоя, плохой смачи- ления избытка припоя
ваемости поверхности
припоем
11. Шероховатая по- Высокая температура Снизить температуру или сокра-
верхность паяного или слишком продолжи- тить время нагрева
соединения тельный нагрев
12. Нет электрическо- Ложная пайка, отсутст- Перепаять место соединения
го контакта в паяном вие спая
соединении
13. Высокое электро- Пайка произошла не по Повторно облудить элементы кон-
сопротивление тер- всей поверхности кон- тактирования и спаять их
моэлемента такта
14. Включения флюса Температура плавления Температура плавления флюса
в паяном соединении припоя ниже температу- должна быть ниже температуры
ры плавления флюса плавления припоя
Заполнение паяного за- Обеспечить одностороннее запол-
зора происходит с двух нение зазора припоем
сторон
Удельный вес флюса Подобрать соответствующий флюс
больше удельного веса
припоя
15. Шлаковые вклю- Некачественная подго- Обеспечить тщательную подготов-
чения в шве товка поверхности соеди- ку поверхности перед пайкой
няемых изделий перед
пайкой
Излишняя продолжитель- Выдержать режим пайки
ность нагрева в процессе
пайки
Использование пламени Отрегулировать пламя горелки
с избыточным содержа-
нием кислорода
16. Локальная эрозия Повышенная раствори- Использовать припой, не вызыва-
паяемого материала мость материала в рас- ющий эрозию, снизить количество
в зоне соединения плаве припоя вводимого припоя, уменьшить тем-
пературу и продолжительность
пайки
17. Непропай Неправильное конструи- Доработка конструкции паяного
рование паяного соеди- соединения
нения, наличие «глухих»,
не имеющих выхода
полостей
Блокирование жидким То же. Доработать технологию
припоем газа при нали-
чии неравномерного за-
зора
Местное отсутствие сма- Меры предупреждения аналогичны
чивания жидким припо- дефекту 1
ем поверхности
18. Деформация и ко- Неравномерность нагрева Обеспечить равномерный нагрев и
робление паяного со- и охлаждения изделия охлаждение изделия. Применить
единения нагрев концентрированным источ-
ником тепла. Использовать оснаст-
ку, фиксирующую положение изде-
лия при сборке, пайке и охлаждении
Часть этих признаков наблюдаются при краевом угле смачивания θ > 30°, коэффициенте растекания KP< 0,9, времени смачивания более 4–5 с. Более детально виды дефектов паяных соединений, причины их возникновения и меры предупреждения рассмотрены в табл. 7.2.