Одним из способов пайки по источнику нагрева для очень теплочувствительных миниатюрных приборов электроники явля­ется конденсационная пайка (Пат. 4373658 США, МКИ3 В 23 К 3/00 F 27 D 7/02 НКИ 228/242), при которой нагрев деталей происхо­дит в результате выделения скрытой теплоты конденсации [35].

На рис. 40 приведена одна из схем установки, в которой происходит кон­денсационная пайка. На дно уста­новки заливают специальную жидкость с низкой температурой испарения, ко­торая быстро испаряется. Жидкость химически инертна по отношению к материалам, контактирующим с ней, и химически стабильна (не раз­лагается) при пайке. Количество те­плоты, выделяемой при конденсации паров жидкости на поверхности де­талей, достаточно для расплавления припоя, но недостаточно для ухудше­ния свойств паяемого материала.

Жидкость не имеет запаха, нетоксич­на и не воспламеняется при пайке; плотнее воздуха и не вытекает из

камеры пайки, имеет ту же температуру, что и кипящая жидкость.

Специальной жидкостью с такими свойствами является хими­ческое вещество перфтотриамиламин (флюоринерт[2] FC-70). Тем­пература кипения и конденсации этой жидкости ~ 215 °С, и по­этому в ее парах (рабочий пар) возможна пайка припоем 55—80 % Sn и РЬ — остальное, а также припоями 62 % Sn — 36 % РЬ — 2 %Ag; 80 % Sn-20 % Pb.

Нагрев паяемых деталей происходит быстро, без изменения их размеров и формы. Простые мелкие детали нагреваются за 10—15 с, а массивные (до 10 кг) за 30—90 с.

Размер зоны пайки с рабочим паром по высоте фиксируется расположением охлаждающего змеевика, конденсирующего пар на заданном уровне.

Для снижения потерь рабочего пара FC-70 в результате диффузии или конвекции над зоной пайки располагают пар дру­гого инертного вещества — трихлоротрифлуоретана (R 113) с тем­пературой плавления 88 °С и более низкой плотностью, чем рабо­чий пар. В зоне пайки содержание воздуха настолько мало, что окисление паяемого материала не происходит. Однако при не­обходимости возможна пайка с достаточно легкоплавким паяль­ным флюсом. В слой рабочего пара могут диффундировать незна­чительные количества пара верхнего слоя.

Верхний слой вещества R 113 необходим не только для фиксации рабочей зоны пайки, но также для регулирования ее температуры и защиты от потерь дорогостоящей жидкости FC-70.

При конденсационном (парофазном) нагреве припой и флюс при сборке размещают на паяемом материале. При погружении паяемого металла в паровую подушку над кипящей жидкостью пар конденсируется на поверхности холодного паяемого металла, благодаря чему припой быстро и равномерно нагревается до температуры пайки.

В процессе пайки паяемые детали после сушки нанесенного флюса помещают на подставку и опускают в зону пайки, а затем перемещают в верхнюю защитную зону, в которой первоначально конденсированная жидкость FC-70 испаряется с поверхности паяного изделия. Таким образом осушается изделие перед выемом его из установки.

Если сконденсированный жидкий теплоноситель, применяемый при конденсационной пайке, содержит канифольный флюс, то его из поддона установки (под паяемым узлом) отводят в фильтр гру­бой очистки, оттуда предварительно очищенный жидкий теплоно­ситель с температурой 88 °С поступает и охлаждается в те­плообменнике (до 21 °С), затем проходит фильтр тонкой очистки, подогреватель (до 215 °С) и возвращается в нижнюю часть ре­зервуара установки, где нагревается до температуры кипения.

Возможна также пайка насыщенным паром, подаваемым под давлением 0,213* 10-4 Па. В этом случае изделие помещают в специальную емкость («беседку») с конической крышкой, имею­щей отверстие по периферии конуса общей площадью в 2 раза большей площади входного отверстия для пара. В этих условиях нагрев происходит за 1 с, цикл нагрева 14 с. Часть пара обтекает «беседку» снаружи, изолируя ее от холодных стенок емкости (Пат. 4403949 США, МКИ3 F 24 N 7/00, F 278 9/00).

К преимуществам конденсационной пайки относится та ее особенность, что независимо от размеров и формы любая поверх­ность паяемых деталей, покрытая конденсатом паров, нагревает­ся одновременно. В связи с этим отпадает необходимость в от­ражателях или экранах, требуется минимум флюса, обеспечивает­ся стабильное качество изделия. Стоимость пайки по такому способу на 50 % ниже, чем печной, а производительность ее на 300 % выше.

В настоящее время изготовлены полностью автоматизиро­ванные установки, пригодные для встраивания в конвейер.

Способ был первоначально разработан для пайки штырей под накрутку к многослойным платам.

Конденсационная пайка нашла применение для пайки печатных плат, штепсельных разъемов, токопроводников, видеотерминаль - ных узлов, ускорителей электронов в медицинских аппаратах для облучения раковых опухолей. Пайка таких соединений паяльником ухудшает их свойства.