Несколько слов о флюсах для пайки

Припои, флюсы и дополнительные аксессуары для работы

Пайка это соединение проводов и металлических предметов с помощью текучего легкоплавкого металла, который прилипает к обеим соединяемым деталям, обеспечивая их соединение. Как выполнять пайку, какие бывают припои и зачем нужны флюсы – читайте в статье ниже!

Инструменты для пайки – чем паять?

Самый распространённый инструмент для пайки – паяльник. Он может быть электрическим (чаще всего), либо газовым. Электрические паяльники бывают разной мощности: для пайки мелких деталей и тонких проводов подойдёт паяльник мощностью 10-25 Вт, для чего-то более массивного – мощностью 40 Вт и выше.

Для пайки массивных деталей или, например, медных труб, понадобится газовая горелка. Нужно помнить, что для пайки труб, которые используются для водопровода, можно использовать только бессвинцовые припои.

Припои – одна цель, но разные качества

Самый распространённый припой для пайки проводов и других целей – марки ПОС-61. Он содержит 61% олова и 39 процентов свинца, его температура плавления равна 183 градуса, но пайку рекомендуют проводить при 240 градусах.

Для бытовых целей будет достаточно иметь припой ПОС-61 (ПОС-60) – его будет достаточно для 99% случаев.

Флюсы – зачем нужны и разновидности

Флюс это специальный материал, который смачивает поверхность пайки и удаляет с неё окислы. Без флюса пайка будет затруднительной, так что примите как данность – флюс нужно применять всегда. Самый частый флюс для пайки меди и медных сплавов — сосновая канифоль.

Для пайки стальных оцинкованных деталей понадобится паяльная кислота. Кроме канифоли и кислоты встречаются более специфические флюсы, но они применяются редко.

Спасибо, что дочитали – в следующих статьях мы рассмотрим, как правильно производить пайку, так что оставайтесь с нами!

Возврат к списку

Пайка является одним из ключевых этапов производства электронной продукции. Качество паяного соединения определяет надежность и долговечность работы конечного изделия. Для его повышения используются специальные составы (флюсы) – в этой статье рассмотрим их виды и функции, которые они выполняют в производственном процессе.

Общее описание процесса пайки

Этапы процесса пайки

Пайка электронных компонентов на печатные платы проходит через несколько этапов:

1. Подготовка обрабатываемых поверхностей — перед пайкой необходимо очистить металлические поверхности от окислов и загрязнений с помощью специальных химических средств или механической обработки.

2. Нанесение флюса — флюс в виде пасты, жидкости или геля наносится на контактные площадки печатной платы. Флюс способствует улучшению смачиваемости припоем и удалению оксидных пленок.

3. Нагрев — компоненты располагаются на печатной плате и нагреваются до температуры плавления припоя с помощью пайки или печи.

4. Пайка — припой расплавляется и затем застывает, образуя надежное паяное соединение между компонентами и платой.

5. Очистка — после пайки рекомендуется удалить остатки флюса с помощью чистящих растворов или паров.

Виды флюсов для пайки

В зависимости от химического состава и физико-химических свойств, выделяются следующие виды флюсов:

Классификация по основному веществу:

Классификация по физическому состоянию:

• Пасты — содержат частицы флюса в пастообразной основе.
• Жидкие — предназначены для нанесения с помощью распылителей или капельниц.
• Гели — эластичные материалы, позволяющие точечное нанесение на плату.

Выбор оптимального вида флюса зависит от конкретной задачи и материалов, используемых в процессе пайки. Хороший флюс обеспечивает надежное паяное соединение без повреждений электронных компонентов и печатных плат.

Флюс в электронике: виды, назначение, применение

Кроме того, в последние годы большое внимание уделяется безопасности и экологичности электронной промышленности. Принятые в Европе, США и других развитых странах стандарты ограничивают использование вредных веществ, способных навредить здоровью рабочего персонала и вызвать загрязнение окружающей среды. Это заставляет производителей использовать флюсы, содержащие меньше токсичных компонентов.

Требования к флюсу

С технологической точки зрения флюс должен отвечать следующим требованиям:

• Обеспечивать защиту металлических поверхностей от окисления
• Улучшать смачиваемость поверхностей припоем
• Облегчать распределение припоя по пайке
• Ускорять процесс высыхания пайки

Часто соблюсти все требования с помощью одного флюса невозможно – в таких случаях во время пайки могут использоваться несколько составов. Например, против окислов эффективно работают флюсы с содержанием органических и неорганических кислот. А для защиты очищенных металлических поверхностей от повторного окисления используется канифоль, вазелин, воск.

Нанесение флюса

Нанесение флюса на обрабатываемую поверхность зависит от типа паяемых деталей, способа пайки и особенностей производства. Флюсы могут быть нанесены:

• Кистью
• Пульверизатором
• Обработкой области щеткой
• Встроенными в пасту паяльными карандашами

Большинство флюсов после пайки требуют отмывки – особенно это касается активных и активированных составов, включающих органические и неорганические кислоты и соли. Данные компоненты отличаются высокой химической активностью, поэтому могут вызвать коррозию печатной платы или паяных соединений.

Флюсы от СМТ Технологии

В каталоге компании СМТ Технологии представлены разнообразные флюсы для различных типов пайки электронных компонентов. Мы продаем расходные материалы от ведущих поставщиков из России и других стран как для небольших предприятий, ремонтных мастерских и т. д., так и для организации крупносерийного производства.

Для паяльных работ и нужного качества паяных соединений помимо опыта требуется соблюдение технологии и соответствующие материалы. Первое заключается в настройке мощности паяльника и температуры жала для достаточного прогрева места пайки, а второе подразумевает применение припоя и флюса, подходящих для спайки конкретных металлов или сплавов между собой с образованием высокопрочного механического соединения и надёжного электрического контакта.

Заключение

Основной посыл статьи — дать общее представление, что такое флюс, почему он важен, и описать наиболее часто применяемые его типы с указанием основных характеристик. Выбирая правильный флюс для пайки, вы обеспечите качественное соединение и долговечность ваших электронных устройств.

• флюсом не является, однако на её основе производят различные флюсовые смеси и жидкости для пайки. Канифольная паста — один из наиболее распространённых и удобных в применении флюсов. Он обладает хорошей адгезией, прекрасно смачивает спаиваемые поверхности. Единственный недостаток — после пайки образуются коричневые пятна на плате или радиодетали. Но их можно без труда удалить изопропиловым алкоголем или чистым спиртом. Ещё один недостаток — короткое время активности: канифоль начинает испаряться через 10-15 минут после нанесения на рабочую поверхность.

Синтетические флюсы

Содержат различные кислоты, в основном органического происхождения, и бесцветны. Наиболее распространённые из них — активные смолы полифениленов, хлориды переходных металлов, амины и карботель. Преимущества — не образуют коричневых пятен на поверхности и не требуют удаления спиртовым растворителем. Хороший флюс синтетического происхождения обладает долгим временем активности — порядка часа.

Водорастворимые флюсы

Имеют преимущества и активных флюсов, и канифоли, и синтетических флюсов вместе взятых. Наилучшее качество пайки достигается при их применении в сочетании с кинол- или гидроцим-припоем, а также начально- и сереброникелевыми сплавами. Водорастворимые флюсы не требуют специальных действий по уходу за поверхностью после пайки. Смачивают поверхность быстро и легко, обеспечивая крепкое прилипание припоя. Очищаются водой.

Легковоспламеняющиеся флюсы

Применяются для спаивания металлов и сплавов в живописи и музыкальных инструментах. Хорошо смачивают поверхность и могут использоваться для трёхкомпонентного спаивания. Легковоспламеняющиеся флюсы — лучший выбор для цинковых, никелевых и биметаллических сплавов.

Флюсы для пайки черных металлов

Применяются для работы с черными металлами. Наиболее распространённый флюс для этого — щелочной, обычно на основе фторида аммония. Имеет повышенную щёлочность по сравнению с другими флюсами. Для создания флюса используются моченка, тальк и компоненты, обеспечивающие высокую адгезию.

Паяльная паста

По сути, её природой нечто среднее между канифолью и кислотными флюсами. Аэрозоль и компактная и удобная для применения. Она содержит легкоплавкий припой и флюс в одном пакетике.оЕё изготавливают из биметаллических сплавов и других специальных металлов, чтобы обеспечить стабильность химического состава.

Она используется человеком очень давно. Первоначально её применяли для защиты деревянных конструкций от гниения: расплавом пропитывали элементы зданий и кораблей. На заре машиностроения применялась для натирания ремней и шкивов ременных и колёс фрикционных передач для увеличения сцепления и повышения эффективности работы этих механизмов. Сегодня используется в химической промышленности при изготовлении красок и лаков, в профессиональной среде для натирания смычков музыкальных инструментов и, наряду с магнезией, в спорте для улучшения сцепления рук спортсмена и спортивных снарядов, и, конечно же, в качестве флюса.

Классическая сосновая канифоль DeBaiLong

Действие канифоли обусловлено наличием кислот в составе. В расплаве активность смол и жирных кислот возрастает, происходит растворение оксидного слоя на поверхности спаиваемой детали; также он, обволакивая область пайки, не пропускает кислород и влагу из окружающего воздуха, препятствуя тем самым повторной оксидации.

Канифоль относится к слабоактивным флюсам и применяется только с металлами, склонными к диффузии в них оловянно-свинцового припоя (медь и сплавы, серебро, золото) и при незначительном оксидировании. Пайка чёрных металлов, алюминия, спецсплавов с высоким удельным сопротивлением (нихром, манганин, константан) с ней практически невозможна или сопряжена с массой трудностей. Смывка остатков и солей хвойных и жирных кислот в большинстве случаев не требуется. Работы рекомендуется выполнять низкотемпературными припоями, так как с увеличением температуры происходит выгорание канифоли, снижение активности и образование твёрдых трудносмываемых остатков. Наносится только с помощью жала паяльника.

Ввиду более современных вариантов в промышленном производстве электронной техники канифоль в чистом виде не применяется.

Состав Хвойные и жирные кислоты растительного происхождения

Применимость Медь, сплавы меди, серебро, золото

Рекомендуемый припой Оловянно — свинцовый припой

Температура пайки 200°C

Смывка Не требуется

Помимо канифоли в твёрдом состоянии, также применяются её растворы в этиловом, изопропиловом спирте, этилацетате без включения или с различными добавками, увеличивающими активность. Примером спирто-канифольных флюсов служат СКФ (ФКСп), КЭ, ФКЭт (раствор в этилацетате) и множество других под общим названием «жидкая канифоль».

Они предоставляют большее удобство в работе, так как могут наноситься кисточкой, капельным и другими методами. Но для пайки компонентов поверхностного монтажа (SMD) не подходят, так как не фиксируют детали: во-первых, они «плавают» на поверхности жидкости; во-вторых, низкая температура кипения вызывает активное парообразование, провоцирующее смещение невесомых SMD-компонентов. А общие характеристики растворов близки к параметрам обычной канифоли.

Состав Канифоль, этиловый/изопропиловый спирт

Температура пайки Около 200°C

Для увеличения активности в состав добавляются присадки-активаторы, улучшающие качество и сокращающие время пайки. Примером служит уважаемый многими поколениями радиолюбителей ЛТИ-120. Смывка здесь не нужна, так как активное вещество разрушается при нагреве.

ЛТИ — 120

Состав Канифоль, этиловый/изопропиловый спирт, солянокислый диэтиламин

Помимо канифоли и жидких канифольных средств, производятся ещё геле- и пастообразные решения, являющиеся в настоящее время самыми применяемыми. Ими паяют как SMD, так и компоненты в корпусах с шарообразными выводами из припоя (BGA). Примером выступает архаичный нейтральный паяльный жир (смесь порошка канифоли и стеарина), простой и дешёвый TR-RM и современные высококачественные флюсы RMA-218 и RMA-223.

TR — RM

Состав Канифоль, технический вазелин

Температура пайки До 300°C

RMA — 218

Состав Канифоль, технический вазелин, адипиновая кислота

RMA — 223

Состав Канифоль, технический вазелин, глицерин

На основе глицерина

Кроме канифольных, существуют флюсы, основанные на глицерине — простейшем представителе трёхатомных спиртов. В отличие от быстроиспаряющихся спиртовых, такие практически не испаряются, что позволяет нанести их сразу на множество точек. Они относятся к средне- и высокоактивным, и требуют обязательной отмывки водой, этиловым/изопропиловым спиртом или растворителями: гигроскопичность неотмытого глицерина и сопутствующих остатков быстро приведёт к химическому разрушению соединения.

Высокая активность позволяет использовать их для меди и её сплавов с сильным окислением (чёрный плотный слой оксида двухвалентной меди, зелёный рыхлый слой солей меди и так далее), а также для углеродистых сталей, даже с коррозией.

Ввиду требования к обязательной отмывке и высокой активности остатков не рекомендуется применять их при монтаже деталей на печатной плате. Качественная отмывка плат, особенно при наличии на них элементов поверхностного монтажа, возможна только при использовании ультразвуковой ванны.

Востребованные представители: «Глицерин гидразин» и ТАГС.

Состав Глицерин, вода, ингибиторы коррозии, гидразин гидрохлорид

Применимость Медь, сплавы меди, углеродистые стали

Температура пайки До 350°C

Состав Триэтаноламин, анилин гидрохлорид, аммоний хлорид, глицерин, спирт этиловый или изопропиловый

Температура пайки До 320°C

На основе хлористого цинка

Хлорид цинка II представляет собой бесцветные кристаллы, полученные реакцией металлического цинка с соляной кислотой. Они легко растворяются в воде, спирте и других органических растворителях, образуя раствор с сильной кислотностью. В качестве флюса используют водные растворы ZnCl₂.

Они высокоактивны, поэтому всегда нужно отмывать покрытие водой, спецрастворителями, спиртами. Неотмытые остатки имеют высокую электропроводность. Пайка радиокомпонентов и печатных плат им запрещена. Им паяют и лудят изделия из меди или произведённых из неё сплавов (даже с сильной коррозией), разных чёрных металлов (железа, стали, чугуна, никеля), цинка и оцинкованных изделий, свинца, нихрома.

Пары хлористого цинка опасны. При работах наличие дымоуловителя и системы вентиляции обязательно.

Наиболее известны: «Паяльная кислота» и ЗИЛ-1 и ЗИЛ-2.

Состав Хлористый цинк, вода

Применимость Медь, сплавы меди, железо, сталь, чугун, никель, нихром

ЗИЛ — 1

Состав Хлористый цинк, двухлористое олово, хлорная смесь, соляная кислота, вода

Применимость Железо, сталь, чугун, никель, нихром

Рекомендуемый припой Оловянно — свинцовый припой с высоким содержанием свинца

Температура пайки До 400°C

ЗИЛ — 2

Состав Хлористый цинк, хлористый аммоний, хлорное железо, вода

Применимость Медь, сплавы меди, железо, сталь, чугун, никель, нихром, цинк, свинец

Ортофосфорная кислота

По применимости и технологии пайки она близка к хлористо-цинковым вариантам. С ней паяют медь со сплавами, но главным применением является пайка чёрных металлов разных марок, включая нержавеющую сталь, а также изделия, подвергшиеся коррозии. В месте контакта фосфорной кислоты с металлическим изделием образуется защитный слой фосфата железа, предохраняющий от дальнейшего коррозионного разрушения. Также подходит для пайки константана.

Она средне- и высокоактивная, обязательно смывается спиртами или специальными растворителями. Запрещается паять электронные компоненты и печатные платы.

Пары H3PO4 опасны. При работах требуется применение дымоуловителя и хорошая вентиляция.

Среди известных: «Ортофосфорная кислота» и ФИМ.

Состав Ортофосфорная кислота

Применимость Железо, сталь, чугун, никель, нержавеющая сталь, константан

Состав Ортофосфорная кислота, этиловый или изопропиловый спирт, ингибиторы коррозии

Применимость Медь, медные сплавы, железо, сталь, чугун, никель, нержавеющая и жаростойкая сталь

На основе триэтиламина

Они выступают классическими органическими композитными высокоактивными флюсами для пайки низкотемпературными припоями. Основными составляющими являются триэтиламин.

Составы на его основе применимы для пайки меди и сплавов из неё, но основное применение — это трудноспаиваемые материалы, а именно бериллиевая бронза, алюминий и другие лёгкие сплавы, нержавеющие и жаростойкие стали и прочие разновидности чёрных металлов, включая корродированные и сильно загрязнённые.

Обладают средней или высокой активностью, после монтажа их смывают спиртами, либо применяют специальные растворители. Компоненты с платами им не паяют, но допускается пайка алюминиевых и медных проводов и кабелей (в том числе между собой).

Пары триэтиламина ядовиты (особенно содержащие соединения кадмия ФТКА). Пайка осуществляется с дымоуловителем и правильно организованной вентиляцией.

Наиболее известные представители: ФТКА, Ф-34 и некоторые другие.

Состав Триэтиламин, фтороборат кадмия, фтороборат аммония

Применимость Алюминий, бериллиевая бронза, нержавеющая и жаростойкая сталь

Рекомендуемый припой Низкотемпературный оловянно — свинцовый припой

Ф — 34

Состав Триэтиламин, этиловый или изопропиловый спирт, ингибиторы коррозии, присадка для улучшения смачивания

Применимость Алюминий, магниевые сплавы, нержавеющая и жаростойкая сталь

Паяльные пасты

Они занимают промежуточное положение между припоями и флюсами. Вернее, они одновременно и те, и другие. Состоят из тонкого порошка «припой+флюс», преимущественно из канифоли. Применяются только для монтажа SMD и BGA-компонентов: паяльная паста обладает высокой клейкостью, позволяющей надёжно фиксировать деталь, так и высокой температурой закипания. После расплавления превращается в припой, стабильно фиксирующей компонент на плате.

Они нейтральные и не нуждаются в отмывке, но в условиях промышленного производства её всегда проводят.

Применяются как для монтажа с помощью паяльника или паяльной станции и ручным дозированием, так и автоматической пайки.

В качестве примера качественных и популярных продуктов могут быть названы KELLYSHUN GY618B и низкотемпературная бессвинцовая паста MECHANIC WQ-50 Lead Free.

Состав Олово, свинец, серебро, безотмывочный канифольный флюс

Применимость SMD, компоненты в корпусах BGA

Рекомендуемый припой Не требуется

Температура пайки До 183°C

MECHANIC WQ-50 LF

Состав Висмут, олово, безотмывочный флюс

Температура пайки До 138°C

Паяльный флюс — архиважная составляющая качественного паяного соединения. Припой заполняет места пайки, но его химическая диффузия со спаиваемыми деталями, обеспечивающая механическую прочность, долговечность и электрическую надёжность, возможна только при использовании флюса, полностью подходящего для конкретной ситуации. Металлов и сплавов множество. И флюсовых составов для них примерно столько же.

В процессе соединения металлических элементов флюс для пайки имеет огромное значение. Процедура обладает следующими функциональными возможностями:

Флюс возможно наносить на поверхность для пайки или включить его в компонент припоя. После того, как процедура пайки подойдет к концу, остатки необходимо ликвидировать. Данное правило особенно важно для выполнения, если флюс имеет основу из смолы.

Особенности соединений при помощи пайки с флюсом

Спаянные соединения с использованием флюса имеют свои характерные особенности. Среди основных можно выделить следующие аспекты:

Некоторые флюсы способны изменять температурный режим плавления. Такой свойство может быть полезным при спайке компонентов.

Классификация флюса в зависимости от состава

Существует две распространенные классификации флюсов: по составу или функциональным особенностям. Можно выделить несколько разновидностей, которые встречаются чаще всего:

Нужно подобрать такой флюс, который поможет решить определенные задачи в зависимости от вида материала.

Как сделать правильный выбор

Правильный выбор флюса поможет быстрее и эффективнее решить поставленную задачу и создать максимально надежное соединение. Чтобы справиться с поставленной задачей, стоит выполнить следующие шаги:

Делая выбор в пользу правильного флюса можно добиться получения спаянных конструкций высокого качества. При этом риск появления коррозии или окислов сводится к нулю.

Какими признаками обладает качественный флюс

Флюс высокого качества имеет определенный набор характеристик, который позволяет элементу свою работы максимально эффективно. Чтобы определить качество флюса, нужно обратить внимание на следующие признаки:

В процессе использования флюса нужно соблюдать правила безопасности, так как некоторые флюсы могут оказывать негативное воздействие в процессе дыхания или при вступлении в контакт с кожей. Поэтому в работе рекомендуется использовать перчатки, маски и другие виды средств индивидуальной защиты.