Ще за п'ять тисяч років до нашої ери пайка була дуже популярною технікою з'єднання матеріалів. Археології відомо чимало прикладів артефактів, виготовлених з дорогоцінних металів з використанням цієї техніки. На сьогоднішній день пайка є найпопулярнішим методом з'єднання матеріальних деталей поряд зі зварюванням. Ця технологія полягає у з'єднанні деталей за допомогою припою, який є металевою сполучною речовиною. Його температура плавлення нижча, ніж у компонентів, що спаюються. Для того, щоб правильно виконати пайку, припій слід паяти при температурі, що перевищує температуру плавлення, але не вище температури плавлення матеріалів, що з'єднуються. Паяння застосовується для металів і неметалів (скло, кераміка, графіт). Можливе з'єднання не тільки однорідних матеріалів, але і матеріалів, що відрізняються за структурою. Найбільша різниця між паянням і зварюванням полягає в тому, що при зварюванні створюються дуже високі температури, які розплавляють додатковий матеріал і краї деталей, що з'єднуються. Постійний зв'язок забезпечується шляхом створення адгезія і дифузія. Для того, щоб утворилося паяне з'єднання, між припоєм і компонентами повинен бути металевий зв'язок. Для цього рідкий припій повинен змочувати матеріали, що спаюються. Залежно від температури плавлення припою пайка поділяється на:

  • високотемпературна пайка (від 900°C і вище)
  • Пайка (вище 450°C)
  • М'яка пайка (нижче 450°C)

Припій, який також називають припоєм, є матеріалом для з’єднання, а інструментом для пайки є або паяльник, або пальник. У процесі пайки також використовуються спеціальні печі.

Відпаювання

Для того, щоб повернути пайку в зворотний бік, використовують наступне відпаювання припою. Це зворотній процес, який використовується для ремонту або заміни паяних компонентів. Це необхідний вид діяльності для ремонту техніки. Для відпаювання ми можемо використовувати паяльник або паяльник для відпаювання, як правило, разом з олов'яним екстрактором. Для видалення олова використовується паяльник або стрічка для відпаювання. Якщо роз'єднання компонентів ускладнене і є ризик пошкодження одного з них, слід використовувати спеціальний інструмент.

Пайка в промисловості

Промислова масова пайка компонентів, створених методом наскрізного монтажу, здійснюється так званим "хвильовим" методом. Це передбачає переміщення друкованої схеми, коли всі необхідні компоненти вже вставлені. На поверхні припою утворюється поперечний горб, який поміщається в приймальник припою. Так утворюється хвиля, верхня частина якої зустрічається з нижньою частиною рухомої друкованої плати, а деталі з металу покриваються розплавленим припоєм. Після охолодження припій утворює дуже якісне з'єднання. Безконтактна пайка передбачає нагрівання компонентів теплим повітрям або інфрачервоним випромінюванням. Застосовується для друкованих плат. У цій ситуації флюс і припій наносяться у вигляді пасти на різні ділянки схеми. Коли все встановлено, плата та інші компоненти нагріваються вже згаданим гарячим повітрям або так званим інфрачервоним теплом. інфрачервоний обігрівач. Пізніше схема охолоджується, припій коагулює, місця з'єднань остигають і процес закінчується. Сучасні паяльні станції, які використовують гаряче повітря, називаються гаряче повітря. У них насос створює потік повітря, який потім нагрівається до певної температури. За всім спостерігає мікропроцесор, завдання якого - регулювати температуру, потік повітря та час роботи. Для регулювання повітряного потоку за бажанням використовуються форсунки.

Пайка без свинцю

Даний вид пайки здійснюється безсвинцевим сплавом. З 1 липня 2006 року Європейський Союз запровадив обмеження на використання небезпечних речовин, серед яких, наприклад, свинець у припоях. Технологічні розробки вимушена зміна параметрів обладнання або його повна заміна з метою адаптації до нових вимог. У безсвинцевих технологіях існують деякі перешкоди, які гальмують весь процес, такі як:

  • Можливість так званого олов'яного опіку при низьких температурах
  • Виникнення олов'яних вусів, які призводять до коротких замикань і різного роду пошкоджень
  • Підвищена температура потоку припою

Існує ризик утворення капілярних кульок на резисторах і конденсаторах, які можуть бути різного розміру в залежності від того, як вони були створені. Причини цього явища є

  • Гаряча гірка
  • Занадто мала поширюваність
  • Змочуваність флюсом

Для проведення даного виду пайки необхідна температура в діапазоні 215-220°C. Завдяки матовій і зернистій поверхні безсвинцевого припою важко виявити погане з'єднання або так званий холодний припій.

Пайка азотом

Цей тип процесу вводить азот там, де плавиться припій. Таким чином покращуються параметри підключення. Пайка в атмосфері азоту використовується як у масовому виробництві, так і в ручній роботі.

М'яка пайка

Даний вид пайки відбувається при температурі, яка не перевищує 450°C (зазвичай близько 320). Він передбачає з'єднання металу з нижчою температурою плавлення, ніж у металів, що з'єднуються. Ця техніка застосовується при низьких робочих температурах, тобто, наприклад, в електронних схемах, електронних кабелях, листовому металі тощо.

Найбільш поширеними металами, що використовуються для м'якої пайки, є сталь, латунь, цинк або мідь. М'який припій плавиться при температурі 183-280°C. Вони можуть бути у вигляді дроту, пластин, порошку або паличок. Найпоширенішими сплавами, що використовуються в пайці, є олово, вісмут, кадмій і сурма. Флюс використовується для зниження температури плавлення припою, припинення його окислення і поліпшення проникнення у важкодоступні металеві конструкції. Флюси дуже часто зустрічаються у вигляді різних їдких рідин, спеціальної пасти або в твердому вигляді.

Пайка

Тип пайки, що відбувається при температурах вище 450°C. При його виготовленні використовуються тверді припої. За допомогою пайка комбіновані вуглецеві, вольфрамові, молібденові або нікелеві сталі. Крім того, їх використовують із золотом, сріблом або міддю. У процесі пайки використовуються ацетиленово-кисневий пальникабо паяльною лампою. Також можлива індуктивна пайка електричним струмом або на ковальському вогні. Дуже важливо використовувати правильні флюси, які служать для розчинення оксидів металу, завдяки чому припій легше розчиняється і ретельніше проникає в усі щілини. Крім того, вони запобігають окисленню всього процесу.

Відмінність пайки від зварювання

Під час процесу зварювання обидва метали розплавляються від тепла, що виділяється. Це пов’язано з утворенням атомного зв’язку, що значно покращує ефект зв’язку. З іншого боку, пайка не створює такого типу зв’язку, і тому для з’єднання елементів потрібен третій метал, який називається припоєм. Після зварювання залишається товстий і потворний на вигляд шов, який пізніше потрібно замаскувати. З іншого боку, припій забезпечує кращий і менш нав’язливий ефект. До того ж пайка займає менше часу, ніж зварювання, що однозначно йому на користь.