[1]Изобретение может быть использовано при низкотемпературной пайке в жидком теплоносителе деталей мягкими припоями. Установка обеспечивает высокую производительность пайки каркасов для корпусов микросборок СВЧ-диапазона.
[2]Известна установка для низкотемпературной пайки в паровой фазе. Конструкция состоит из трех камер. Каждая из камер заполнена парами нейтральной жидкости, нагреваемой внизу камеры соответствующими нагревателями. Нагрев при пайке может выполняться с использованием различных источников тепла. Процесс пайки проводится при постоянной температуре в неокислительной атмосфере[1]. Недостатками этой установки являются:
[3]- сложность герметизации установки;
[4]- большое энергопотребление;
[5]- невозможность пайки объемных изделий, установка используется для пайки печатных плат.
[6]Известна установка для пайки деталей мягкими припоями в жидком теплоносителе, принятая за прототип [2].
[7]Установка имеет две ванны, каждая ванна снабжена индивидуальным нагревателем и терморегулятором для контроля температуры теплоносителя. Загрузка в ванну оправки, извлечение оправки из нее, перемещение от ванны к ванне, открытие и закрытие ванн крышками механизированы. В установке предусмотрена вытяжная вентиляция, а для конденсации паров изготовлено специальное устройство в виде двух трубчатых радиаторов, охлаждаемых водой.
[8]Недостатками устройства являются:
[9]- возможность возникновения термоудара при опускании оправки в горячий теплоноситель или при опускании горячей оправки в холодный теплоноситель;
[10]- возможность частичного окисления спаиваемых поверхностей.
[11]Техническим результатом изобретения является повышение качества пайки и, как следствие, надежности соединения деталей, что обеспечивает повышение процента выхода годных изделий.
[12]Технический результат достигается тем, что установка низкотемпературной пайки в жидком теплоносителе содержит корпус с вытяжной вентиляцией, в котором установлены две ванны с устройствами подогрева, контроля и регулирования температуры, устройство для конденсации и механизм перемещения. Ванны установлены в герметичном корпусе, каждая ванна представляет собой камеру в виде куба, помещенную в кожух с теплоизоляцией, и закрыта крышкой с возможностью поворота, при этом устройства подогрева, выполненные в виде ТЭН-ов, расположены по одному на задней и передней стенке камеры и два на дне, внутрь камеры помещен измеритель температуры, на боковых стенках камеры первой ванны предварительного подогрева расположены форсунки, а в задней стенке кожуха выполнено отверстие для подачи азота, в камеру второй ванны для пайки залит жидкий теплоноситель, корпус установки закрыт герметичной верхней крышкой с подсветкой, а передняя стенка выполнена прозрачной с возможностью перемещения по вертикали, устройство конденсации представляет собой короб, расположенный над ваннами и выходящий за пределы корпуса, к которому крепится труба, подключенная через фланец сбоку к вентиляции и закрытая емкостью для сбора конденсата теплоносителя, которая соединена с камерой пайки отводом, при этом стенки трубы полые и имеют ребра на внутренней стороне, механизм перемещения выполнен в виде тельфера.
[13]Подсветка может быть выполнена в виде ламп дневного света.
[14]Ванны установлены в герметичном корпусе, что позволяет создавать в нем азотную среду, препятствующую окислению поверхностей паяемых деталей, что повышает качество пайки и надежность соединения.
[15]Каждая ванна представляет собой камеру в виде куба, помещенную в кожух с теплоизоляцией, и закрыта крышкой с возможностью поворота, что позволяет сократить время нагрева припоя и уменьшить в полтора раза рассеивание теплового потока. Герметичная крышка создает замкнутый объем, что ускоряет нагрев.
[16]Устройства подогрева, выполненные в виде ТЭН-ов и расположенные по одному снаружи камеры на задней и передней стенках и два на дне, обеспечивают эффективный нагрев камер.
[17]На боковых стенках камеры ванны предварительного подогрева расположены форсунки, через которые в камеру поступает азот, что обеспечивает равномерный нагрев и медленное охлаждение оправки с паяемыми деталями, а следовательно, исключает возможность термоудара и коробление деталей.
[18]В задней стенке кожуха ванны предварительного подогрева выполнено отверстие для подачи азота из сети в пространство между кожухом с теплоизоляцией и камерой, где азот эффективно прогревается.
[19]Корпус установки закрыт герметичной верхней крышкой с подсветкой, а передняя стенка выполнена прозрачной с возможностью перемещения по вертикали, что обеспечивает удобство работы и наблюдения за процессом.
[20]Устройство конденсации представляет собой короб, расположенный над ваннами и выходящий за пределы корпуса, к которому крепится труба, подключенная через фланец сбоку к вентиляции. Загрязненная смесь азота и воздуха выходит из корпуса.
[21]Труба устройства конденсации закрыта емкостью для сбора конденсата теплоносителя. Емкость соединена с камерой пайки отводом для слива сконденсированного теплоносителя, исключая его потери.
[22]Стенки трубы выполнены полыми и имеют внутри ребра. Пропуская холодную воду в полости стенок и за счет ребер, более эффективно охлаждаются пары теплоносителя.
[23]Механизм перемещения выполнен в виде тельфера, управляемого и перемещаемого по направляющей от одной ванны к другой.
[24]Установка низкотемпературной пайки в жидком теплоносителе поясняется фиг. 1.
[25]На фиг. 1 представлена предлагаемая установка низкотемпературной пайки в жидком теплоносителе, где
[26]герметичный корпус - 1,
[27]ванна предварительного подогрева - 2,
[29]камера ванны предварительного подогрева - 4,
[30]камера ванны для пайки - 5,
[31]кожух с теплоизоляцией ванны предварительного подогрева - 6,
[32]кожух с теплоизоляцией ванны для пайки - 7,
[33]крышка ванны предварительного подогрева - 8,
[34]крышка ванны для пайки - 9,
[35]измеритель температуры - 10,
[38]отверстие для подачи азота - 13,
[42]передняя стенка корпуса - 17,
[43]устройство конденсации - 18,
[45]труба с полыми стенками и ребрами - 20,
[47]емкостью для сбора конденсата - 22,
[49]механизм перемещения - 24.
[51]Ванна предварительного подогрева 2 и ванна для пайки 3 установлены на столешнице в герметичном корпусе 1, выполненном из листовой стали 10 толщиной 1,5 мм. Корпус 1 имеет верхнюю крышку 15 с подсветкой 16, выполненной двумя лампами дневного света, передняя стенка 17 прозрачная из оргстекла ТОСН толщиной 8 мм. Передняя стенка 17 перемещается вверх-вниз с помощью роликового механизма.
[52]Над ваннами установлены короб 19, выполненный из листовой стали 10 толщиной 2 мм, и механизм перемещения 24 в виде тельфера с электроприводом. Тельфер перемещается по стальной направляющей в форме швеллера.
[53]Обе ванны 2 или 3 имеют камеру 4 или 5, изготовленную из листовой нержавеющей стали 12Х18Н10Т толщиной 3 мм в виде куба размером 500×500×500 мм.
[54]Каждая камера 4 или 5 установлена в кожух 6 или 7, выполненный из листовой нержавеющей стали 12Х18Н10Т толщиной 1, 5 мм, с теплоизоляцией из картона асбестового КАОН-1 толщиной 8 мм. Между камерой 4 и теплоизоляцией кожуха 6 расположены нагреватели ТЭНы 11. По одному на задней и передней стенках камеры 4 и два на дне камеры 4. ТЭН 11 имеет U-образную форму и мощность 1 кВт. То же самое между камерой 5 и кожухом 7.
[55]На стенках камеры 4 установлены 8 форсунок 12 с проходным отверстием диаметром 3 мм. На задней стенке камеры 4 выполнено отверстие 13 диаметром 6 мм для подачи азота.
[56]В камеру 5 залит теплоноситель 14 глицерин с активатором. Короб 19 является частью устройства конденсации паров 18, за пределами корпуса 1 он соединен с трубой 22, имеющей полые стенки и ребра на внутренней поверхности. Противоположный конец трубы 20 закрыт емкостью из нержавеющей стали для сбора конденсата 22, которая через кран связана отводом 23 с ванной 5. Труба 20 через фланец 21 подключена к вытяжной вентиляции.
[57]Установка низкотемпературной пайки в жидком теплоносителе работает следующим образом.
[58]Паяемые детали, между которыми уложен припой ПОС 61, зафиксированы в оправке. В корпусе 1 открыты передняя стенка 17 и крышка 8 ванны предварительного подогрева 2 и 9 ванны пайки 3. Тельфером 24 оправку загружают в камеру 4 ванны 2. В камеру 5 ванны пайки 3 заливают жидкий теплоноситель 14 (глицерин с добавками). Закрывают крышки 8 и 9, опускают стенку 17 корпуса 1. Включают ТЭНы 11 и через отверстие 13 в ванну 2 напускают азот. Оправка в ванне 2 нагревается до 150°C, а теплоноситель в ванне 3 - до 270°C. Открывают крышку 8. Оправку с помощью тельфера 24 перемещают и погружают в камеру 5 ванны 3. Закрывают крышку 9. Пайку проводят при температуре 230°C. Открывают крышку 9 и тельфером 24 вынимают оправку и выдерживают над ванной до полного стекания теплоносителя и кристаллизации припоя. Открывают крышку 8, и оправку переносят в камеру 4, в которую через форсунки 12 поступает азот из сети через отверстие 13. Оправка охлаждается при открытой крышке 8 до 65°C. Затем оправку вынимают тельфером 24 из камеры 4 и из установки. В камере 5 во время нагрева теплоносителя 14 происходит его обезвоживание при температуре 200°C в течение 20-40 мин, что не позволяет окисляться паяемым поверхностям.
[59]На экспериментальной установке ЭХ2607 проводилась пайка деталей волноводов и других узлов антенного устройства, покрытых никелем. Достигнуто высокое качество пайки деталей.
[60]Производительность возросла в полтора раза по сравнению с установкой без предварительного подогрева. Выход годных изделий вырос на 50%.
[62]1. Япония, Заявка 63-30172, МКИ B23K 3/04, H05K 3/34
[63]2. Корпачев М.Г. и др. Бесфлюсовая пайка деталей в жидком теплоносителе. - «Обмен опытом в радиопромышленности, 1982 г., выпуск 1.
