Tehnologia Conexiunilor Prin Lipire 2

Download Tehnologia Conexiunilor Prin Lipire 2

Post on 24-Jun-2015

466 views

Category:

Documents

1 download

TRANSCRIPT

Tehnologie electronic. Capitolul 2

2.5. Tehnologii de realizare a lipiturilor n electronic2.5.1. Generaliti. Procedee de lipiren electronic, o mare diversitate de elemente se asambleaz prin lipire: conductoare filare (ntre ele, pe terminale / pini, pe conductoare imprimate, pe saie, carcase etc.), componente electronice montate n guri pe cablaje imprimate, componente montate pe suprafa, piese metalice de variate forme i dimensiuni (distaniere, elemente de fixare/rigidizare, table etc.). Procedeul de lipire se alege/adopt n funcie de ce se lipete, unde i cnd se lipete - componente electronice - la asamblare sau la depanare, cu montarea n guri sau pe suprafaa cablajelor imprimate etc.; conductoare filare masive sau multifilare - la formarea capetelor sau la mbinare etc. n cea mai general clasificare, procedeele de lipire pot fi: manuale, utilizate destul de frecvent la asamblare i ntotdeauna la depanare; automate, utilizate numai la asamblare i de regul la lipirea pe cablaje imprimate. Dup modul n care se face aportul de aliaj de lipit, lipirea se poate face: cu ciocanul de lipit (ntotdeauna manual); prin imersie n bi de lipire statice; n val (ntotdeauna n instalaii mai mult sau mai puin automate); prin retopire (reflow), procedeu care presupune depunerea aliajului pe suprafeele de lipit nainte de nclzirea pentru lipire; n funcie de modalitatea de depunere a aliajului (preforme sau paste de lipit) i de procedeul de nclzire (prin contact, cu radiaii infraroii, cu aer cald, n faz de vapori, cu laser etc.), exist o mare varietate de tehnici tip reflow n cele ce urmeaz se vor expune procedeele de lipire utilizate la asamblarea circuitelor electronice, n special pe cablaje imprimate; unde va fi cazul se vor face referiri i la asamblarea altor elemente.

2.5.2. Lipirea cu ciocanul de lipitCiocanul de lipit, ca surs de cldur pentru nclzirea suprafeelor care trebuie lipite, este cea. mai veche unealt pentru lipiri moi, evolund de la un simplu paralelipiped din cupru cu tij i mner - nclzit la flacr sau pe plit, la construciile sofisticate din prezent - cu termostatare i temperatur reglabil, cu vrfuri interschimbabile placate, cu alimentare prin transformator. Lipirea cu ciocanul este un procedeu nc foarte utilizat i adesea de nenlocuit (la depanare, de exemplu), n primul rnd datorit adaptabilitii practic la orice situaie; de aceea, pentru perfecionarea acestei unelte se depun susinute eforturi, de ctre numeroi productori. Dezavantajul major al lipirii cu ciocanul este legat de factorul uman, de care depind calitatea i uniformitatea lipiturilor i productivitatea. Ciocanele de lipit pot fi: cu funcionare discontinu (tip pistol), economice, recomandate pentru lucru cu pauze; cu funcionare continu (cu rezisten de nclzire). Ciocanele de lipit cu funcionarea discontinu .(tip pistol) - fig. 2.11, au transformatorul incorporat, alimentat printr-un contact acionat de prghia trgaci numai pe durata efecturii lipirii. Secundarul transformatorului cu 3 - 5 spire, este din bar de cupru cu42

Tehnologie electronic. Capitolul 2

seciune mare (20 30mm2) cu transformator secundar (bar din Cu) forma din fig. 2.11; pe capetele 1 barei se prinde cu uruburi vrful ans (vrf) (numit uzual ans) - un segment din srm de cupru ( = 1,5 ... 3mm) ndoit potrivit (fig. 2 . 1 1 ) . carcas Temperatura se regleaz nchiznd/deschiznd contactul, n prghie trgaci timpul lipirii. Se construiesc astfel de ciocane cu puteri de 60 150W; cu ct puterea este mai mare, se poate folosi o ans cu diametru mai mare iar timpul de contacte (fix i mobil) atingere a temperaturii de lipire cablu de alimentare este mai mic (6 ... 20 secunde). Ciocanele tip pistol sunt grele (0,5 - l,2kg), voluminoase i nu Fig. 2.11. Pistol de lipit cu transformator sunt potrivite pentru lucru n flux continuu. Ciocanele de lipit cu rezisten au inclus o rezisten de nclzire alimentat direct de la reea sau prin transformator. Ciocanele cu rezistena izolat n ceramic sau folii de mica, alimentat direct de la reea (220V/50Hz) nu sunt recomandabile pentru lucru n electronic deoarece rezistena izolaiei nu este prea mare, mai ales la temperatur mare; ca urmare, carcasa i vrful ciocanului chiar legate la priza de pmnt de protecie2 pot avea tensiuni periculoase pentru multe componente electronice. De regul, aceste ciocane nu au termoreglare; temperatura se menine constant (aproximativ) la egalitatea cldurii generate de rezisten i a cldurii disipate n mediu, care depinde de mrimea suprafeei de rcire (modificarea acesteia - de exemplu scurtnd vrful, modific temperatura). Ciocanele alimentate prin transformator cobortor sau numai de izolare, sunt preferabile i de altfel cele mai folosite n industria electronic uzual, ansamblul ciocan de lipit, transformator, eventuale subansamble de reglare i conductoarele aferente se numete staie de lipire. De regul, aceste ciocane sunt prevzute cu termoregulatoare: cu magnet permanent sau cu senzor de temperatur i circuite de reglaj. Ciocanele de lipit termoreglate cu magnet permanent - fig. 2.12, au, solitar cu vrful (a crui temperatur se menine constant), o pastil, un mic magnet permanent (ferit, aliaj magnetic tare) cu punct Curie la temperatura de lipire (tCurie = tl). Ct timp t < tl, magnetul atrage o tij din fier moale i se nchide contactul de alimentare a rezistenei; la t tl = tCurie pastila i pierde nsuirile magnetice i un arc slab deschide contactul; la scderea temperaturii contactul se renchide. Astfel, temperatura vrfului oscileaz cu 1 5C n jurul valorii de lipire (sistemul termic - magnetic - mecanic are un mic histerezis). Pentru schimbarea temperaturii de lipire trebuie schimbat vrful cu magnet. Acest tip de ciocan este foarte folosit, fiind ieftin, robust i satisfctor n multe utilizri. Exist o mare varietate de construcii, cuEste esenial ca ntre ans i bara secundar contactul electric s fie perfect - altfel se nclzete zona de contact, nu vrful. De regul-este necesar curarea periodic a suprafeelor de contact, mai ales a ansei (din cupru) - cu pila, mirghel, ..., uneori i a barei (obinuit nichelat sau cromat) - prin tergere cu hrtie, burete, ... 2 Legarea la priza de pmnt de protecie este obligatorie din motive de protecie a muncii - oricnd izolaia se poate deteriora, vrful i carcasa ciocanului fiind puse la tensiunea reelei. Chiar cu o bun legtura la pmnt, datorit rezistenei prizei i conductoarelor, n cazul unei izolaii nu prea bune curenii de scurgere pot determina tensiuni de voli... zeci de voli, nepericuloase pentru operator (curenii sunt foarte mici) dar distructive pentru multe componente 431

Tehnologie electronic. Capitolul 2

puteri de la 20-25W la peste 100W i de vrfuri cu pastile pentru temperaturi de la 200C la peste 350C (cam din 10 n 10C).rezisten de nclzire vrf pastil din ferit contacte (fix i mobil) mner

tij din fier

arc

disc izolant

cordon de alimentare

Fig. 2.12. Ciocan de lipit termostatat cu pastil din ferit cu punct Curie la temperatura de lipire

Ciocanele de lipit termoreglate cu senzor (termistor, termorezisten, termocuplu) montat n vrf, asigur att un histerezis mai mic (sub 1C) ct i posibilitatea reglrii temperaturii (circuitele de reglaj sunt n aceeai carcas cu transformatorul) n plaje largi; n schimb sunt sensibil mai scumpe i mai pretenioase (cordonul ciocanului are 4 6 fire)

zona activ (de lucru) a Crom Nichel Fier Cupru aliaj de lipit zona de lucru Crom (electrolitic) Nichel (electrolitic) Fier (electrolitic) Nichel (neelectrolitic) b Fig. 2.13. Vrfuri pentru ciocane de lipit: a forme, b vrfuri cu cu via lung aliaj de lipit

zona de lucru

Componenta principal a ciocanului de lipit este vrful. Exist o mare diversitate a formelor i dimensiunilor vrfurilor, n acord cu puterile ciocanelor1, dimensiunile pieselor i ale suprafeelor de lipire etc.; cteva forme apar n fig. 2.13.a. Vrfurile se realizeaz din bare rotunde din cupru (are cea mai mare conductibilitate termic la pre rezonabil2, aliajul SnPb ader bine), uneori aliat cu 0,5 % telur pentru uzinare mai uoar. Deosebit de important este zona de lucru extremitatea care n timpul lipirii este n contact cu piesele i cu aliajul. Pentru lucru, este obligatoriu ca zona de lucru s fie acoperit cu o pelicul de aliaj (cositorit) altfel, nu se poate asigura contact termic bun deoarece cuprul se oxideaz imediat (stratul de oxid este termoizolant) i nu se poate realiza lipirea. Deoarece aliajul se oxideaz, aceast zon trebuie frecvent curat (burete umed, psl, ...), acoperit cu flux (colofoniu) i re-cositorit. Ciocanele ieftine au vrful numai din cupru. Ca urmare, zona de lucru se uzeaz prin dizolvarea cuprului n aliaj (Cu este foarte solubil n aliaj SnPb lichid) i prin oxidare. Dupa un timp de folosire, este necesar reformarea zonei de lucru prin pilire i cositorire. Prin anii /70, firma Weller a introdus vrfurile cu durat de via lung (long life tips). Aceste vrfuri sunt acoperite, cel puin pe poriunea activ (zona de lucru), cu o peliculPrin puterea ciocanului se nelege puterea electric a rezistenei de nclzire sau puterea nominal a transformatorului (n cazul ciocanelor tip pistol). 2 Argintul are conductibilitate termic (i electric) cu 10% mai bun, dar este mult mai scump dect cuprul. 441

Tehnologie electronic. Capitolul 2

micronic din fier pur (fig. 2.13.b), pe care aliajul ader foarte bine. Aceast pelicul este o barier care mpiedec dizolvarea cuprului n aliaj. In prezent, vrfurile long life de calitate au mai multe straturi barier micronice fig. 2.13.b. Stratul de crom din zona inactiv mpiedec axidarea i aderena aliajului n acea regiune. Un astfel de vrf este scump i trebuie tratat cu atenie: curarea se execut numai cu buretele furnizat de firm; vrful nu se freac pe cablaje, fire, ... pentru a nu se nltura straturile de protecie; zona activ se menine permanent acoperit cu aliaj. Captul de lipire poate fi: conic (pentru lipiri fine, piese mici), tronconic sau piramidal (pentru lipirea pieselor ceva mai mari), n form de cilindru tiat oblic sau aplatizat n cap de dalt (pentru lipirea pieselor mari, conductoarelor filare groase etc.). Vrful ciocanului asigur transferul cldurii ctre piese n zona de lipire i aceasta trebuie s se ntmple la temperatur ct mai constant. Masa i dimensiunile vrfului i n consecin puterea ciocanului, trebuie s fie n acord cu masa (dimensiunile) pieselor care se lipesc: cu ct aceste piese sunt mai mari (mase, suprafee mari), cu att dimensiunile vrfului i puterea ciocanului trebuie s fie mai mari. Pentru piese mici (SMD, TH mici, CI, fire cu 0,5mm) sunt indicate ciocane de 25 ... 40W; pentru piese medii (dispozitive de putere, R, C, L de dimensiuni mai mari, fire cu = 0,5 ... 1mm) se recomand ciocane de 40 ... 60W. Ciocanele termostatate pot fi cu puteri mai mari, pentru nclzire rapid, pentru c oricum, puterea medie este n funcie de temperatura reglat. Lipirea manual cu ciocanul, n cazul utilizrii aliajelor tubulare, presupune, n general, parcurgerea urmtoarelor etape: 1. Se pune captul de lipire al vrfului ciocanului (nclzit la temperatura de lipire) n locul lipirii, n contact ct mai bun cu piesele care se lipesc, astfel nct contactul cu piesa mai mare s se fac pe o suprafa mai mare (fig. 1.14.a). Captul de lipire trebuie s fie acoperit cu o mic cantitate de aliaj topit, preferabil i puin flux, pentru contact termic bun; eventual se preia pe vrf o mic cantitate de aliaj. 2. Se ateapt ca piesele s se nclzeasc, apoi se aduce aliajul tubular n contact cu piesa de lipit mai mare, evitnd contactul cu vrful ciocanului1 - astfel se asigur topirea fluxului i curarea suprafeelor naintea topirii i ntinderii aliajului - fig. 1.14. b. 3. Dup topirea unei cantiti potrivite de aliaj, se menine contactul, eventual se deplaseaz vrful n contact cu piesele, pn la ntinderea aliajului, acoperirea suprafeelor i umplerea interstiiilor - fig. 1.14.c. 4. Imediat dup acoperire, se ndeprteaz ciocanul, rapid dar nu brusc i se ateapt rcirea i solidificarea aliajului - fig. 1.14.d; n acest timp piesele trebuie s fie imobile.aliaj tubular vrf ciocan aliaj de pe vrf 1 2 aliaj lichid flux lichid aliaj solidificat flux solidificat

a

b

c

d

Fig. 2.14. Lipirea cu ciocanul, cu aliaj tubular: a nclzire; b aport aliaj i flux (poziia 1 sau 2); c topire i ntindere flux i apoi aliaj; d ndeprtare vrf i rcire Considerm neindicate dou practici curente: topirea aliajului tubular pe vrful ciocanului naintea contactului cu piesele sau aezarea tubului de aliaj pe una din piese i apsarea vrfului pn la topire - n ambele cazuri, fluxul nu se aplic naintea topirii aliajului, curarea suprafeelor nu este prea bun 451

Tehnologie electronic. Capitolul 2

Dac nu se folosete aliaj tubular, operaiile ncep cu preluarea unei picturi de aliaj pe vrful ciocanului, apoi a unei picturi de flux topit; celelalte etape se execut conform indicaiilor de mai sus. Durata nclzirii trebuie s fie suficient pentru buna ntindere a aliajului dar nu prea lung, pentru evitarea supranclzirii pieselor i oxidarea intens a aliajului i suprafeelor. O lipitur bun este atunci cnd aliajul are suprafa neted, fr impuriti, cu form de menise concav, cu unghiuri de lipire mici (sub 15 30C) - ca n fig. 1.14.d; fluxul neconsumat este n cantitate mic i formeaz pelicule netede, regulate, cu aspect caracteristic. Dintre defectele care apar la lipirea cu ciocanul, frecvente sunt: lipiturile reci suprafeele sunt acoperite cu aliaj de lipit dar nu s-a realizat contact intim ntre materiale de baz i aliaj; cauzele sunt: suprafeele insuficient nclzite i/sau curate; obinuit, n aceste cazuri unghiurile de lipire sunt peste 70 90; lipituri arse suprafeele sunt acoperite cu aliaj, dar ntre aliaj i suprafee exist straturi de oxizi; cauza const n supranclzire (temperatur prea mare sau durat prea mare a nclzirii); obinuit, n aceste cazuri suprafaa aliajului nu este neted, n jurul lipiturii i n aliaj se observ impuriti cu aspect clar diferit de al fluxului nears; lipituri crpate - n timpul solidificrii aliajului, piesele au fost deplasate i aliajul are crpturi (de regul vizibile); lipituri cu lips de aliaj - lipirea este realizat, dar cantitatea de aliaj este prea mic i n consecin rezistena mecanic este redus; lipituri cu exces de aliaj - lipirea este realizat, dar aliajul este n exces i terminalele nu se pot tia la lungimea necesar, lipiturile se rup uor, se produc scurtcircuite; lipituri cu scurtcircuit, datorate contactului nedorit al vrfului cu suprafee conductoare apropiate sau, n cazul excesului de aliaj, formrii unor stalactite sau fire (adesea aproape invizibile) din aliaj la ndeprtarea ciocanului. S-a constatat c lipiturile reci i arse sunt cele mai frecvente defecte la lipirea cu ciocanul i se datoreaz n primul rnd insuficientei curri a suprafeelor de ctre flux (operatorul, fie nu observ lipsa de efect a fluxului, fie, observnd aceasta, insist, supranclzind zona). De aceea, este ct se poate de recomandabil s se procedeze la fluxarea prealabil a suprafeelor (mai ales a conductoarelor...

Recommended

View more >