Припоя сердечника

Технологии в электронной промышленности №3’2005

На примере продукции французской компании Radiel Fondam («Радьель Фондам») рассматриваются оловянно-свинцовые, серебросодержащие, медьсодержащие и бессвинцовые высокочистые проволочные (трубчатые) припои, применяемые в Hi-Tech-электронике и промышленной электротехнике, — там, где надежность имеет решающее значение.

Как паять паяльником

Чистота сплава — ключевое условие качества припоя

Что мы имеем в виду, говоря о качестве паяльного припоя? Очевидно — способность припоя обеспечить долговременную прочность паяного соединения при условии, что технология пайки соблюдена должным образом. При сопоставлении припоев, имеющих одинаковую композицию основных металлов, количественным выражением качества является доля вредных примесей в сплаве, снижающих прочность паяного соединения.

Известно, что присутствие никеля ведет к образованию каверн, алюминия — к зернистости, железо форсирует образование
окалины, избыток меди ведет к недостаточной смачиваемости при пайке, а сурьма повышает хрупкость паяного соединения на холоде. Итак, объективным критерием качества паяльного припоя (без учета флюсового сердечника) является степень чистоты припойного сплава, отсутствия в нем нежелательных химических элементов.

Обращая взор на рынок Западной Европы, фирма Radiel вынуждена была дать себе ответ на ключевой вопрос: за счет чего она аннексирует часть рынка у более мощных поставщиков из Америки, Великобритании и Германии? Если в отношении французских клиентов Radiel могла надеяться на традиционно прохладное отношение соотечественников к англоязычным коммивояжерам, то для остальной континентальной Европы этого явно недостаточно, а с перспективой на глобальный экспорт — и вовсе, поскольку американцы имеют (надо сказать,
заслуженно) солидную фору на мировом рынке.

С другой стороны, творческий потенциал истинных французов имеет свойство периодически преодолевать планку «средних» возможностей. Это удивительным образом компенсирует отсутствие внутренней предрасположенности нации к монотонно-четкой работе, столь естественной для немецких соседей. Возможно, бутылочка старого доброго бургундского подхлестнула амбиции потомков Наполеона и Эйфеля, так что они приняли технологический вызов и ответили на него высочайшим качеством
паяльного припоя — таким, что оно существенно превосходит международные стандарты: Си {amp}lt; 0,003; Cd {amp}lt; 0,001; Sb {amp}lt; 0,012; Bi {amp}lt; 0,007; Fe {amp}lt; 0,004; Zn {amp}lt;0,001; As {amp}lt; 0,001 и т. д.

говорят, что безупречное соблюдение технологии гарантирует высокий результат (возможно, так сказалось влияние ISO). Однако большое значение по-прежнему придается закупке высокочистых металлов первой плавки, ибо лучшие припои изготавливаются только из металлов первой плавки. Удалось оперативно освоить технологии изготовления бессвинцовых паст и припоев.

Таблица 1

Марки мягких припоев для пайки паяльником

Основным компонентом при пайке электрическим паяльником является оловянно-свинцовый припой. Он выпускается в виде проволоки или трубки разных диаметров. Трубчатый припой внутри заполняется канифолью. Такой припой очень удобен при работе, так как не требует дополнительного брать на жало паяльника флюс.

Припой представляет собой сплав легкоплавких металлов. Как правило, в состав припоя входит олово. Можно паять и чистым оловом, но оно дорогое и поэтому в олово добавляют дешевый свинец. Олово является экологически чистым металлом и его можно применять в качестве припоя для пайки в чистом виде пищевой посуды и медицинских инструментов. Если согнуть или сжать трубочку из чистого олова, то она хрустит. Чем больше в составе припоя свинца, тем темнее поверхность припоя.

Припои маркируются буквами и цифрами. Например ПОС-61, что обозначает П – припой, О – оловянный, С – свинцовый, 61 – % содержания олова. ПОС-61 является самым распространенным, так как подходит для пайки в большинстве случаев. В народе ПОС-61 часто называют третник , так как в его составе третья часть свинца (Pb).

Припои бывают мягкие и твердые. Температура плавления мягких припоев ниже 450˚С. Твердые припои плавятся при нагреве свыше 450˚С и для пайки электрическим паяльником не используются.

Удельное электрическое сопротивление оловянно-свинцового припоя (проводимость) составляет 0,1-0,2 Ом/метр, алюминия 0,0271, а меди 0,0175. Как видите, припой проводит ток в десять раз хуже, чем медь или алюминий.

Наиболее распространенным припоем является ПОС-61, его еще называют третник. Он отлично подходит для пайки и лужения токоведущих частей из меди, латуни и бронзы с герметичным швом и не дорогой. Подходит практически для всех случаев пайки в быту.

Флюс для пайки паяльником

Эффективность формирования паяного соединения повышается при наличии внутри паяльной проволоки сердечника с сухим флюсом. Характеристики конкретного флюса и, в итоге, совокупные свойства комбинации флюса с припойным сплавом определяют производительность паяльных работ и качество результата. Если параметры сплавов нашли отражение в международных нормативах (таких, как IS09453, EN61190, QQS571E), то в отношении флюсов творческая свобода фирм-изготовителей менее регламентирована.

Характеристики флюсов в общих
чертах можно почерпнуть из информационных листков производителей, хотя конкретные присадки и пропорции, составляющие ноу-хау, в них не фигурируют по соображениям защиты интеллектуальной собственности. Наличие нескольких каналов флюса в припойной проволоке — сегодня рядовое явление, ибо технически оно реализуется не очень сложно.

В принципе, размещение флюса пятью каналами вместо одного является технологически прогрессивным шагом и достойным имиджевым фактором (в том числе для Radiel Fondam), хотя на практике
оно не дает роста эффективности пайки прямо пропорционально числу каналов флюса. Поэтому не только Radiel Fondam, но и, к примеру, американский лидер отрасли — KESTER Solder имеют в своем ассортименте также припои с единственным флюсовым сердечником (правда, изготовленным с завидной точностью).

Radiel Fondam производит припои с весовым содержанием флюса от 0,6 до 2,2%, среди которых наиболее востребован диапазон 0,8-0,9% для безотмывочных флюсов и 1,4% — для остальных. Обратим внимание начинающих электронщиков
на то, что флюсы, интегрированные в припойную проволоку, различаются по степени активности и свойствам остатков.

При ручной пайке изделий электроники сегодня широко применяются флюсы, не требующие отмывки. Для ремонтной пайки электронных компонентов и плат, имеющих значительные окисления, предпочтителен более активный флюс в составе припойной проволоки, предполагающий последующую отмывку печатной платы от остатков флюса.

Проволочные припои с сердечником из водосмываемого флюса используют в технологии смешанного
монтажа для пайки в отверстия на платах, поверхностные компоненты которых паяются совместимой паяльной пастой с флюсом на водной основе. Таким образом, информация о типе флюса, интегрированного в припойную проволоку, является крайне важной для потребителя. Лаконичная же надпись «припой с флюсом» на китайской катушке не говорит потребителю ровно ни о чем.

Флюс это вспомогательное вещество, необходимое для освобождения поверхностей спаиваемых деталей от окислов и лучшему растеканию припоя по поверхности металла при пайке. Без применения флюса выполнить паяльником качественную пайку практически не возможно.

При приготовлении наиболее популярных флюсов для пайки электрическим паяльником, применяется канифоль. Ее получают из древесины деревьев хвойных пород, в основном сосны. При температуре около 50°С канифоль размягчается, а при 250°С начинает кипеть.

Канифоль не устойчива к воздействию атмосферной влаги – гидролизуется. Она состоит на 85-90% из абиетиновой кислоты. Если не удалить остатки канифоли после пайки то происходит окисление места пайки. Многие этого не знают и считают, что канифоль для металла безвредна. Кроме того, впитывая воду из атмосферы, канифоль увеличивает свою проводимость и может нарушать работу электронных устройств, особенно высоковольтных их цепей.

Флюс на основе спирта и растворителей требуется хранить в герметичной таре, иначе жидкость быстро испарится. Очень удобна для этих целей бутылочка от маникюрного лака. Всегда и кисточка под рукой, которой удобно наносить флюс на место пайки. Такую бутылочку практически в любом доме можно найти. Еще ее достоинство, кисточка и закрутка не растворяются спиртом и растворителем.

В бутылочке я и приготавливаю спирто-канифольный флюс. Сначала через воронку из бумаги насыпаю порошок канифоли и затем заливаю спиртом. Легко налить спирт в узкое горлышко бутылочки, если прикоснуться горлышком бутылки со спиртом к кисточке, предварительно смоченной в спирте. Лить нужно очень медленно и ни одной капли не прольете. Со временем спирт испаряется и флюс становится густым. Тогда нужно его разбавить спиртом до требуемой консистенции.

В качестве флюса я часто использую не документированный флюс аспирин (ацетил салициловая кислота), который применяют в качестве лекарства. С помощью его, можно без предварительной подготовки, залудить медные и стальные поверхности. На основе аспирина легко готовится и жидкий флюс для пайки паяльником, достаточно таблетку растворить в небольшом количестве спирта, ацетона или воды.

Просто припой для простого человека

Кстати, о китайцах. Как оказалось, самые дешевые китайские проволочные припои в большинстве своем изготавливаются из металла, отработавшего в промышленных печах пайки волной. Такая «безотходная технология» регенерации припоя выгодна китайцам в плане утилизации отходов производства и приносит сверхприбыль предпринимателям, однако задавать им вопросы о норме содержания примесей в припое просто неприлично.

Российские импортеры китайского припоя — люди тактичные, вопросов таких не задают: лишь бы было
дешево, а значит — максимально доступно непритязательному покупателю на рынке, в магазине, в офисе каталожной фирмы. Между тем различие в качестве припоев становится со временем очевидно и «без протокола», по внешнему виду паяных соединений.

Для домашних мастеров это не трагедия, но когда речь идет о производственной пайке или ответственных ремонтных работах, погоня иных снабженцев за предельной дешевизной припоя оборачивается браком конечной продукции. Выгодна ли такая экономия предприятию? Конечно
же, нет. Проблема состоит в том, что стратегические цели предприятия и выгода конкретного снабженца не всегда совпадают.

Тем не менее с удовлетворением можно констатировать, что потребление высококачественных припоев Radiel Fondam через розничные сети и каталоги российских дистрибьюторов год от года растет как по широте ассортимента, так и по абсолютным объемам продаж. Если этот факт является следствием того, что наш среднестатистический покупатель освобождается от рабства перед ценниками на витринах и становится
более разборчивым в вопросах качества, то это повод поздравить друг друга с маленькой победой и зарядиться оптимизмом на будущее.

Сбыт паяльных материалов через розничные торговые сети и каталоги широкого профиля занимает важное место в списке приоритетов производителей припоев. И все же каждый мечтает о мощной экспансии в рыночном сегменте производственных поставок. Привлекательность последнего объясняется двумя факторами: регулярностью сбыта и большими объемами поставок.

В плане регулярности наиболее характерна поставка паяльных паст для крупных предприятий: если уж технолог освоил конкретный вид паяльной пасты, который его устраивает,
то соблазнить его на эксперименты по поиску «еще лучшей» пасты проблематично: ведь он знает, что лучшее — зачастую враг хорошего. Впрочем, лазейки для альтернативных предложений все же появляются.

первый окажется вторым, а второй — первым. Но при любом исходе предприятию нет смысла параллельно работать, скажем, с пятью поставщиками паяльных паст различных марок для подмены в моменты дефицита. Поэтому, а также из-за короткого срока годности пасты данный сегмент рынка материалов весьма консервативен
и тяжел для освоения новичками, даже если по техническим характеристикам их продукция не уступает (или превосходит) паяльные пасты, прочно закрепившиеся на предприятиях-потребителях.

Следуя этой логике, было принято решение не форсировать продвижение паяльных паст и жидких флюсов фирмы Radiel Fondam на российском рынке, хотя в Европе ее продукция пользуется стабильным спросом у потребителей с мировым именем: ABB, Alcatel, Bosch, Ericsson, Hitachi, HP, Matsushita, Peugeot, Philips, Sagem, Samsung, Sharp, Siemens,
TDK, Texas Instruments.

Паяльные пасты (тиноль) для пайки

Паяльная паста (тиноль) представляет собой композицию из припоя и флюса. Паста не заменима при пайке паяльником в труднодоступных местах, и при монтаже бескорпусных радиодеталей. Паста наносится лопаткой в нужном количестве на место пайки и затем прогревается электрическим паяльником. Получается красивая и качественная пайка. Особенно удобно ее применение при отсутствии опыта работы с паяльником.

Пасту можно изготовить самостоятельно. Для этого нужно выбрать марку припоя, подходящего для пайки требуемого металла. Далее напильником с крупной насечкой напилить из прутка опилок. Затем в подобранный из таблицы жидкий флюс для пайки добавлять, перемешивая опилки до получения состава пастообразного состояния. Хранить пасту нужно в герметичной упаковке. Срок хранения пасты не более полгода, так как опилки припоя со временем окисляются.

Формулы лидерства

Концентрация зарубежных поставщиков на российском рынке паяльных припоев достаточно высока для весьма скромного объема национального рынка. В регионах земного шара, известных гораздо большим потенциалом потребления паяльных материалов, конкуренция выше. Вообще, каким образом, благодаря каким свойствам продукции или секретам менеджмента компании на мировом рынке выходят в лидеры?

Не претендуя на глубокий анализ, отметим, что большинство успешных компаний позиционируется на рынке в координатах «оптимального
соотношения цены и качества», тогда как самые амбициозные лидеры возглавляют гонку исключительно в направлении качества, без оглядки на цену. За уникальные качества продукции определенная категория промышленных потребителей готова платить щедро, но в России таких немного.

Поэтому (за редкими исключениями) более успешными на нашем рынке оказываются не авангардные разработки мировых лидеров, а сбалансированные предложения, нашедшие понимание в среде потребителей и поддержку со стороны дистрибьюторов, инвестирующих
собственные ресурсы в развитие тех или иных линий бизнеса.

имела более высокую репутацию как производитель припоев и паст, вторая — флюсов; сегодня их интеллектуальные и производственные ресурсы объединены. Собственно производство паяльных припоев сконцентрировано в окрестностях Дижона (столицы винной Бургундии), а исследовательские работы — в парижской лаборатории, так что французский пролетариат и интеллигенция получили прописку в непосредственной близости от своих исторических ценностей.

О структуре цен импортных припоев

Цена катушки импортного припоя на витрине магазина электроники в российском городе N включает ряд составляющих:

• отпускная цена производителя в пункте отгрузки;
• транспортно-таможенные расходы по доставке груза из-за границы на склад российского импортера-оптовика;
• торговая наценка оптовика, инвестировавшего свои средства в оплату продукции, несущего все риски по импорту и обеспечивающего складирование продукции до момента продажи ее магазинам и дилерам (либо до выброса на свалку, если она перестанет пользоваться спросом);
• торговая наценка розничного продавца (магазина или дилера).

При импорте припоев из Европы первая составляющая цены является наиболее весомой, поэтому ценовая политика производителя припоев имеет определяющее значение для формирования конечной цены в России. Транспортные расходы по перевозке припоя тоннами оказываются значительно выше ожиданий начинающих импортеров, поскольку при перевозке тяжелых грузов тарифицируется именно вес, а не объем или стоимость груза, что закреплено сводом правил международных перевозчиков.

Розничная торговая наценка обычно выше оптовой,
но за счет большого объема продаж оптовик не остается в обиде. Разница в структуре цены европейского и китайского припоя заключается в отпускных ценах производителей (очевидно, китайские ниже в расчете на килограмм припоя), способе доставки груза (везти из Китая через Европу дороже) и, возможно, наценке оптовика.

Что касается розничного продавца, то он оказывается самым обделенным звеном в расчете на каждый килограмм продаваемого китайского припоя: только при условии очень бойкой торговли он может выйти на уровень рентабельности оптовика. Либо надо повышать отпускные цены. Однако если бросовый китайский припой выставить по цене добротного европейского, лежащего рядом, то конфуз неизбежен. Ориентир: нижняя розничная цена припоев Radiel Fondam (без флюсового сердечника) в России составляет 15 евро/кг.

Что касается припоев отечественного производства на витринах магазинов, то их завышенные цены вызывают недоумение, как будто родом они не из богатейшей металлом страны с дешевой (пока еще) электроэнергией. В чем причины парадокса? То ли цены металлов на внутреннем рынке взвинчены олигархами, распродавшими Родину за рубеж, то ли местный производитель заложил неприлично большую прибыль, равняясь на цены импортных припоев?

А может, отечественные припои обладают особыми свойствами, не отраженными на этикетке,
но учтенными в цене? Кажется, логичнее было бы предлагать их по ценам заметно ниже китайских, постепенно вытесняя китайский «секонд-хенд» из российских каталогов и магазинов. Но есть ли в России достаточно амбициозные и дееспособные производители припоев, чтобы поставить перед собой такую
задачу?

Однако вернемся к припоям Radiel Fondam, достоинства которых состоят отнюдь не в самой низкой цене, но в высоком качестве при достаточной широте ассортимента. Обратимся к последнему аспекту с привлечением справочных материалов Radiel Fondam.

Оловянно-свинцовые припои и типовые применения

Ниже приведены основные характеристики типовых сплавов, используемых в производстве проволочных припоев Radiel Fondam. Фирма изготавливает также заказные припои из уникальных сплавов, проволоку с флюсом диаметром всего 0,2 мм (самую тонкую в мире на данный момент), антиоксиданты в гранулах, высокочистые припои в прутках (слитках) для паяльных ванн и печей волновой пайки, — однако все эти темы лежат за рамками данной статьи. Цель ее — представление припоев, доступных со склада в России.

Система обозначений Radiel Fondam для оловянно-свинцовых проволочных припоев не лишена логики, хотя не во всем ее структуризацию можно назвать безупречной (см. рисунок).

Теоретически большое число комбинаций значений полей маркировочного кода на практике ограничивается сочетаемостью конкретных флюсов со сплавами. Финальная селекция осуществляется складскими импортерами с учетом видения рынка и лимита складских ресурсов. Для продаж в России нами отобрано полсотни наименований, что позволяет обеспечивать почти бездефицитную отгрузку промышленных партий со склада.

Приводимый ниже список (не включающий бессвинцовые композиции, которые будут рассмотрены далее) иллюстрирует маркировку
Radiel Fondam и поясняет подход к выбору складируемых припоев по сочетаниям сплава и флюса, диаметра проволоки (1,5 мм для электротехники, меньшие для электроники) и емкости катушек (500 г для промышленной пайки, 250 г для мелкосерийной и ремонтной пайки, 100 г для тестирования образцов припоя или эпизодических паяльных работ).

В припоях применяются флюсы собственной разработки фирмы Radiel Fondam на канифольной основе с уникальной композицией ингредиентов, обеспечивающих хорошую смачиваемость, высокую производительность пайки, прочность и великолепный внешний вид паяных соединений: • FXM — некоррозионный безотмывочный безгалогеновый флюс с кислотным числом 380;

https://www.youtube.com/watch?v=_GW1MkIQw9c

Таблица 2

• СМА2 — некоррозионный слабоактивированный малоостаточный флюс с содержанием галогенов 0,41 и кислотным числом 205, допускающий безотмывочную технологию;
• СА2 — некоррозионный активированный флюс для пайки окисленных поверхностей; содержание галогенов 0,86; кислотное число 208; рекомендуется отмывка остатков флюса.