Паяное соединение может пройти прозвонку и отказать через месяц вибрации. Разбираем типовые дефекты пайки в жгутах, их причины и методы контроля, которые ловят брак до отгрузки.
Большинство дефектов пайки в жгутах сводится к трём причинам: неправильный тепловой режим, плохо подготовленные поверхности и механическое воздействие на соединение до или после застывания припоя. Опасность в том, что значительная часть таких дефектов проходит прозвонку. Цепь замкнута, сопротивление в норме, а соединение разрушается в эксплуатации от вибрации или перепадов температуры. Поэтому контроль пайки не ограничивается проверкой электрической цепи.
Холодная пайка
Самый распространённый и самый коварный дефект. Припой расплавился, но поверхности не прогрелись до температуры, при которой он смачивает металл и образует сплав на границе. Получается механическое налипание вместо металлургического соединения.
Признаки: матовая зернистая поверхность, рыхлая форма, нечёткий переход припоя на контакт.
Причины: мало мощности или низкая температура жала, слишком короткое время контакта, массивная деталь отводит тепло быстрее, чем паяльник успевает его подвести.
Чем опасна: соединение держит ток на приёмке, но со временем растёт переходное сопротивление, появляются трещины и периодические обрывы.
Плохое смачивание
Припой собирается каплей и не растекается по поверхности контакта или жилы. Угол между краем припоя и металлом большой, граница резкая.
Причины: оксидная плёнка на контакте или жиле, загрязнения от пальцев и смазки, выдохшийся или неподходящий флюс, контакт с покрытием, плохо принимающим припой.
Разновидность этого дефекта — несмачивание после первоначального смачивания: припой сначала растёкся, затем стянулся обратно, обнажив участки металла. Обычно говорит о загрязнённой поверхности под тонким слоем покрытия.
Нарушенная пайка
Соединение сдвинули в момент кристаллизации припоя. Провод дёрнулся, контакт качнули, изделие переложили раньше времени.
Признаки: неровная поверхность со следами сдвига, микротрещины. Внешне похожа на холодную пайку, хотя температурный режим был верным.
Профилактика: фиксация провода и контакта в оснастке до полного остывания. Держать руками — не фиксация.
Избыток и недостаток припоя
Недостаток — чашечный контакт заполнен не полностью, жила видна сбоку, площадь соединения мала. Механическая прочность и токовая нагрузка снижаются.
Избыток — припой перелился через край чашки, растёкся по корпусу контакта или натёк сосулькой. Помимо неаккуратного вида, наплыв может помешать посадке контакта в корпус разъёма или замкнуть соседний вывод.
Перемычки между контактами
Припой соединил два соседних вывода. На разъёмах с малым шагом это случается от лишнего припоя, перекоса жала, капли, оставшейся после снятия паяльника.
Этот дефект как раз ловится электрическим контролем — проверкой на короткие замыкания между цепями. Обнаружить его визуально на плотном разъёме сложнее, чем приборно.
Затекание припоя под изоляцию
Многопроволочная жила работает как фитиль: расплавленный припой уходит по капиллярам между проволоками за край изоляции. Провод становится жёстким на участке, которого не видно.
Последствие известное: при изгибе вся деформация концентрируется на границе пропаянного и гибкого участков. Проволочки ломаются по одной, и отказ наступает спустя месяцы после приёмки.
Профилактика: дозированное лужение, правильная длина зачистки, ограничение времени контакта, теплоотвод на жиле при необходимости. В изделиях с вибрацией дополнительно — механическая разгрузка провода у контакта термоусадкой или фиксацией в корпусе.
Перегрев
Обратная сторона борьбы с холодной пайкой. Слишком высокая температура или долгий контакт приводят к нескольким проблемам сразу:
- оплавление и вздутие изоляции провода у контакта;
- размягчение пластикового корпуса разъёма и смещение контакта в гнезде;
- выгорание флюса до того, как припой растёкся, — снова плохое смачивание;
- рост интерметаллидного слоя на границе припоя и контакта, который делает соединение хрупким.
Смещённый в корпусе контакт особенно неприятен: внешне разъём цел, а при стыковке с ответной частью контакт не доходит до своего положения.
Остатки флюса
Активные флюсы хорошо очищают поверхность, но их остатки сохраняют активность после пайки. Со временем под ними развивается коррозия, а в присутствии влаги появляются токи утечки между соседними цепями.
Решение зависит от типа флюса: остатки активного флюса удаляют обязательно, для части безотмывочных флюсов отмывка не требуется. Критерий — требования к изделию и к сопротивлению изоляции, а не внешний вид.
Дефекты, которые появились до пайки
Часть брака паяльщик получает уже готовой. Подрезанные при зачистке проволоки уменьшают сечение и становятся точкой излома. Распушённая жила не входит в чашку контакта целиком, и отдельные проволоки остаются снаружи. Изоляция, зачищенная не на ту длину, либо попадает в зону пайки, либо оставляет оголённый участок.
Поэтому качество пайки начинается с операции нарезки и разделки провода: правильная длина зачистки и неповреждённая жила.
Как ловят дефекты до отгрузки
Визуальный контроль с увеличением. Основной метод для пайки. Смотрят форму галтели, смачивание, заполнение чашки, состояние изоляции, остатки флюса, перемычки. В международной практике критерии приёмки паяных соединений в жгутах описаны в стандарте IPC/WHMA-A-620.
Электрический контроль. Прозвонка по схеме, проверка на короткие замыкания между цепями, измерение сопротивления изоляции. Ловит перемычки и обрывы, но холодную пайку выявляет плохо.
Механические испытания. Проверка на отрыв провода из контакта на выборке. Холодная и нарушенная пайка проявляются здесь заниженным усилием.
Климатические испытания и вибрация. Температурные циклы и вибрационная нагрузка выявляют то, что не видно при осмотре: скрытые трещины, слабое смачивание, жёсткие участки на границе пропая. На производстве ЦЭПиКС доступны испытания теплом и холодом от −40 до +160 °C, вибрацией, на отрыв и измерение сопротивления изоляции.
Микрошлиф. Разрушающий метод: соединение разрезают и изучают структуру под микроскопом. Применяют при отработке технологии, а не для партии.
Общий порядок проверок на производстве описан в разделе контроль качества.
Что работает на профилактику
- Температура и время пайки записаны в технологическую карту для конкретного типа контакта и сечения, а не выбираются по ощущению.
- Флюс и припой подобраны под покрытие контакта и требования к отмывке.
- Поверхности подготовлены: контакт не окислен, жила зачищена без повреждений и при необходимости облужена.
- Провод и контакт зафиксированы в оснастке до остывания.
- Для изделий с вибрацией предусмотрена разгрузка провода у контакта.
- Первые изделия партии проверяются расширенно, а затем выборочно по плану контроля.
Отдельно стоит вопрос выбора технологии. Если изделие работает в сильной вибрации, а обжимной контакт под разъём существует, надёжнее опрессовка контактов, чем самая аккуратная пайка.
Частые вопросы
Блестящая пайка всегда качественная?
Нет. Блеск говорит о хорошем смачивании для оловянно-свинцовых припоев, но бессвинцовые припои естественно дают более матовую поверхность. Оценивают форму галтели и переход припоя на металл, а не только блеск.
Можно ли исправить холодную пайку повторным прогревом?
Да, если соединение не повреждено механически: с добавлением флюса и при правильном режиме. Повторные прогревы ограничивают, чтобы не перегреть изоляцию и корпус разъёма.
Почему изделие прошло приёмку, а отказало в эксплуатации?
Чаще всего из-за холодной пайки, затекания припоя под изоляцию или подрезанных при зачистке проволок. Эти дефекты не проявляются при прозвонке и выходят наружу после вибрации и температурных циклов.
Нужно ли отмывать флюс?
Зависит от типа флюса и требований к изделию. Остатки активного флюса удаляют обязательно, для безотмывочных флюсов решение принимают исходя из условий эксплуатации и требований к изоляции.
Нужна сборка с контролируемой пайкой
Пришлите чертёж, схему или образец — технологию пайки и программу контроля подберут под условия эксплуатации изделия. Подробнее о технологии: пайка проводов и контактов. Телефон +7 (812) 779-14-50, почта info@cepiks.ru. Производство в Санкт-Петербурге, отгрузка по всей России.