Сравнительная таблица сварных швов и корреляция характеристик поверхности

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДЕТАЛИ

Некоторые паяльные пасты содержали флюсы, с галогенсодержащими соединениями. Некоторые содержали очень небольшое количество галогенов и соответствовали определению Международной электрохимической комиссии (IEC) о безгалогенности, а некоторые не содержали галогенов совсем. Ожидается, что галогены в флюсе паяльной пасты улучшат активность пасты. Уровень содержания галогенов в 8 паяльных пастах, оцененных в этом исследовании, указан в таблице 1.

Все 8 паст были протестированы на риск образования мостиков припоя. Ограниченные ресурсы ограничили возможность исследования ударными тестами NWO и HoP 6 и 5 пастами соответственно.

Ударные испытания NWO.

Условия ударных испытаний NWO были созданы на образцах с уменьшением объема пасты за счет конструкции апертуры трафарета. Это привело к низкому объему флюса для очистки оксида на поверхности контактной площадки печатной платы, что привело к дефектам NWO. Корпуса FCBGA имели размер 42×28 мм с шагом шариков 0,65 мм и размещались на печатной плате толщиной 0,8 мм. Специальный трафарет с апертурой меньше, чем обычно, был разработан для увеличения количества дефектов NWO.

Корпуса были выбраны с одинаковым диапазоном коробления для всех исследований, чтобы уменьшить влияние коробления как переменной на результаты. Оплавление SMT проводили на воздухе с пиковой температурой 245°C. Три этапа с 12 образцами были проведены в одинаковых условиях для обеспечения воспроизводимости. Данные об объеме пасты на выводе отслеживались и нормализовались, чтобы смягчить влияние дисперсии печати. Интенсивность отказов на уровне выводов измерялась с помощью процесса анализа отказов Dye-n-Pry (Dye-n-Pry FA).

HoP ударный тест.

Для ударных испытаний HoP использовались корпуса FCBGA с размером 42×24 мм, шагом шариков 0,65 мм и толщиной платы 0,8 мм. Для создания условий ударных испытаний корпуса нагревались при 125°С в течение 48 часов. Это обеспечивало образование толстого оксида на поверхности шарика припоя. Кроме того, был разработан более тонкий трафарет с меньшей апертурой для нанесения небольшого объема пасты с малой высотой печати. Это было сделано для создания дефицита флюса для очистки поверхности окисла.

Корпуса были выбраны с одинаковым диапазоном коробления для всех исследований, чтобы уменьшить влияние этой переменной. Оплавление проводили на воздухе с пиковой температурой 245°C. Тест был проведен дважды, чтобы обеспечить воспроизводимость с 16-ю корпусами. Данные об объеме пасты на уровне вывода отслеживались, чтобы смягчить влияние изменчивости в процессе печати. Анализ дефектов HoP был выполнен с использованием процесса Dye-n-Pry FA, в котором для каждой пасты измерялась частота отказов на уровне вывода

Ударные испытания перемычек.

Перемычка припоя обычно образуется, когда паяные соединения сжимаются во время оплавления, когда припой все еще находится в расплавленном состоянии. Специальное приспособление использовалось для создания условий ударных испытаний, чтобы увеличить количество перемычек. В этом приспособлении, как показано на рисунке 5 (а), использовались грузы (30 г) для сжатия центра корпуса во время оплавления. Само приспособление весило 5 г, что приводило к силе ~ 35 г воздействующей на верхнюю часть каждого корпуса.

Корпуса представляли собой корпуса BGA размером 20,5×16,5 мм с шагом шариков 0,4 мм на печатной плате толщиной 0,7 мм. Корпуса были выбраны с одинаковым диапазоном коробления для всех исследований, чтобы уменьшить влияние этой переменной. Оплавление SMT проводили в среде N2 с пиковой температурой 245°C. Данные были собраны по нескольким сборкам с 12 корпусами на сборку. Данные об объеме пасты на уровне вывода отслеживались и нормализовались, чтобы смягчить влияние изменчивости в процессе печати. Уровень дефектов типа перемычек определяли с помощью рентгеноструктурного анализа, как показано на рисунке 5 (b).

(a) Крепление испытательной ударной установки Hammer с грузами, которые нужно сжать в середине корпуса, чтобы заставить припой формировать перемычки во время оплавления SMT.

(b) Несколько дефектов шунтирования были выделены на типичном рентгеновском снимке в центре пакет пост SMT.

Распространение припоя на купоне с органической защите меди (CuOSP)

Рисунок 6: Репрезентативное изображение теста на растекание припоя на купоне CuOSP, показывающее измерения растекания припоя и флюса (зеленый контур) с использованием максимальных диаметров растекания перпендикулярно друг другу

Вязкость

Вязкость паяльной пасты измеряли с помощью реометра Stresstech с пластинами диаметром 40 мм при зазоре 0,5 мм. Для измерения вязкости в зависимости от температуры от комнатной температуры до 90°C выполняли сканированием с динамическим линейным изменением температуры со скоростью линейного изменения 3,5°C/мин.

Липкость

Для паяльных паст был проведен анализ скорости сдвига для измерения вязкости при различных скоростях сдвига в диапазоне от 0,1/с до 5/с при 25°C на реометре AR-G2. Тиксотропный индекс рассчитывали, взяв коэффициенты вязкости при скоростях сдвига 0,13/с и 1,3/с.

Использование сплавов оловянно-свинцовой группы

К таким сплавам относятся следующие:

ПОС-30, ПОС-40, ПОС-90 расплавляются при 220−265 °C. Для многих радиоэлектронных элементов эта температура предкритическая. Сборку самодельных электронных устройств осуществлять лучше с ПОС-61, чьим зарубежным аналогом можно считать Sn63Pb37 (где Sn 63%, а Pb 37%). Также с его помощью паяется радиоаппаратура и самодельная электроника.

Припои продаются, как правило, в тюбиках или катушках по 10−100 г. Состав сплава можно прочесть на упаковке, к примеру: Alloy 60/40 («Сплав 60/40» — ПОС-60). Выглядит, как проволока диаметром 0,25−3 мм.

Нередко в его составе находится флюс (FLUX), заполняющий сердцевину проволоки. Содержание указывается в процентах и составляет 1−3,5%. Благодаря этому форм-фактору во время работы отсутствует необходимость подавать флюс отдельно.

Разновидность ПОС — ПОССу представляет собой оловянно-свинцовый сплав c сурьмой, и используется в автомобилестроении, в холодильном оборудовании, для пайки элементов электроаппаратуры, обмоток электромашин, кабельных изделий и моточных деталей; подходит для спаивания оцинкованных деталей. Кроме свинца и олова в сплаве 0,5−2% сурьмы.

Температура плавления припоя и технические характеристики

Припой — это металл или смесь металлов, используемых при пайке с целью соединения деталей. Как правило, используются сплавы на основе, олова, меди и никеля. Припой на базе олова входит в группу легкоплавких припоев. И температура плавления припоя здесь не превышает 450 °C. Эти составы широко используются для работы с радиоаппаратурой. Весьма распространенными являются припои на базе олова и свинца, они широко применяются в нашей металлопромышленности: аббревиатура ПОС.

Для сборки самодельных устройств простейшей конструкции достаточно наиболее распространенного припоя ПОС-61 или подобного. Сплав можно добыть из старой печатной платы от электронного прибора и собрать его паяльником с паяных контактов.

Второй важный компонент пайки

Как и при выборе паяльного флюса, припой также виляет на результат, долговечность и надежность контакта.

От чего зависит качество и почему это важно

Качество припоя зависит от количества примесей и шлаков. Если производитель нарушает технологию изготовления, то припой получается неудовлетворительного качества. Например, при производстве дешевого припоя, производитель может добавлять примеси для увеличения массы продукта. После пайки таким припоем на контакте остаются микротрещины, которые не смогли расплавиться с оловом. Такой контакт ненадежен априори, и не соответствует стандартам пайки. С течением времени контакт полностью разрушится. Поэтому, так важно читать отзывы о производителе и его продукции, особенно новичкам. Начинающие не могут сразу отличить хороший припой от плохого по причине недостаточного опыта работы. Даже если делать пайку по правилам, с плохим припоем не получится ничего хорошего.

Процесс деградации контакта

Рассмотрим схематично несколько примеров. Хороший контакт блестит и не имеет никаких трещин и разводов.

Не всегда контакт с разводами означает признак плохой пайки или припоя. Если на контакте есть небольшие разводы, то это в пределах нормы. Другое дело, когда на всей поверхности контакта такие разводы.

Выбираем и правильно используем припой

1 . Что такое припой?

Припой – это легкоплавкий сплав металлов, предназначенный для соединения проводов, выводов, деталей и узлов пайкой.

Ранее припой обозначали тремя буквами – ПОС (припой оловянно-свинцовый), за которыми идет двузначное число, показывающее содержимое олова в процентах, например ПОС – 40, ПОС – 60. Для радиолюбительских целей рекомендовался припой ПОС – 60.

Лучший припой – чистое олово. Однако оно дорогое и используется в исключительных случаях. Во время радиомонтажа чаще применяют оловянно-свинцовые припои. По прочности спаивания они не уступают чистому олову. Плавятся такие припои при температуре 180-200 0 С.

Выбор припоя производят в зависимости от таких факторов:

— от соединяемых металлов или сплавов;

— от температурных ограничений;

— от размера деталей;

— от требуемой механической прочности;

— от коррозийной стойкости и др.

Для пайки толстых проводов используют припой с температурой плавления более высокой, чем для пайки тонких проводов.

В некоторых случаях необходимо учитывать и электропроводность припоя (напоминание: удельное сопротивление олова равно 0,115 Ом х мм 2 /м, а свинца – 0,21 Ом х мм 2 /м ).

3. Разновидность припоев

Припои разделяются на три группы: тугоплавкие, легкоплавкие и сверхлегкоплавкие.

Тугоплавкие припои (радиолюбители их практически не используют). К тугоплавким относятся припои с температурой плавления свыше 500 0 С, создающие очень высокую механическую прочность соединения (сопротивления разрыву до 50 кг/мм 2 ). Недостатком их является именно то, что они требуют высокой температуры нагрева и, хотя прочность такой пайки получается весьма высокий, интенсивный нагрев может привести к нежелательным последствиям:

— можно перегреть дорогостоящую деталь и вывести ее из строя (например, транзистор или микросхему);

— можно «опустить», например, стальную деталь (пружину).

Легкоплавкие (радиолюбительские) припои. К этой категории относятся припои с температурой плавления до 400 0 С, имеющие сравнительно невысокую механическую прочность (сопротивления разрыву до 7 кг/мм 2 ). При радиотехнических монтажных работах применяются главным образом легкоплавкие припои. В их состав входят олово и свинец в различных пропорциях, например, припой ПОС – 61, который содержит 61 % свинца, 38% олова и 1% различных присадок.

Сверхлегкоплавкие (радиолюбительские) припои. Существуют также сплавы, в состав которых, кроме олова и свинца, входят висмут и кадмий. Эти сплавы наиболее легкоплавкие: у некоторых из них температура плавления менее 100 0 С. Механическая прочность соединения у таких сплавов весьма невелика. Раньше их применяли для пайки кристаллов в кристаллических детекторах. В настоящее время легкоплавкие кадмий-висмутовые сплавы находят применение при ремонте печатного монтажа. Используются они также для пайки транзисторов, так как по техническим условиям их рекомендуют паять припоем с температурой плавления, не превышающей 150 0 С.

Для пайки транзисторов можно применить так называемый сплав. Вуда с температурой плавления 75 0 С, в состав которого входят: олово – 13 %, свинец – 27 %, висмут – 50%, кадмий – 10%. Сплав Вуда можно приготовить по указанному рецепту самому или купить в аптеке. Пайки ведется слабо нагретым паяльником. В качестве флюса используется канифоль.

4. Свойства некоторых свинцово-оловянистых (мягких) припоев

Основные данные наиболее распространенных припоев приведены в табл.

Технические характеристики припоев ПОС и ПОССу

Чтобы не расписывать все технические характеристики припоев оловянно-свинцовой группы, просто приведу таблицу параметров. По ней можно определить температуру плавления, плотность, удельное электросопротивление, теплопроводность, временное сопротивление разрыву, относительное удлинение, ударную вязкость и твердость по Бринеллю припоев.

Анализ таблицы показывает, что самым легкоплавким среди списка является кадмиевый припой ПОСК 50-18 с характеристикой по температуре плавления 145 градусов Цельсия. Самым прочным является припой для пайки ПОССу 4-6 с временным сопротивлением разрыву 6,5 кгс/кв. мм.

Пайка-сварка

Паяное соединение образуется так же, как при сварке плавлением, но в качестве присадочного металла применяют припой.

Наибольшее применение получила капиллярная пайка и пайка-сварка. Диффузионная пайка и контактно-реактивная более трудоемки, но обеспечивают высокое качество соединения и применяются, когда в процессе пайки необходимо обеспечить минимальные зазоры. Качество паяных соединений (прочность, герметичность, надежность и т. д.) зависит от правильного выбора основного металла, припоя, флюса, способа нагрева, величины зазоров, типа соединения.

Технические характеристики припоя ПОС-40

По химическому составу припой ПОС 40 состоит на 39-41 % из олова, на 59 % из свинца. Остальные примеси в таком же соотношении, как и у ПОС-10. Припой для пайки ПОС-40 часто применяется для пайки и лужения корпусов радиоаппаратуры из оцинкованного железа с оцинкованными швами.

Температура пайки припоя ПОС-40 равна 238 градусов Цельсия, а солидус — 183 градуса.

Достоинства припоя ПОС-40:

Недостатки припоя ПОС-40:

• высокое содержание свинца, что вредно для здоровья;
• завышенная температура ликвидуса.

Какой флюс и припой лучший для пайки электроники

Для соединения металлов существуют много различных способов, это и сварка электрическим током, который плавит металл и резьбовые/клепочные соединения и конечно же пайка. В отличие от контактного соединения (разъёмы и колодки) пайка обеспечивает более долговечное и что самое важное электропроницаемое соединение, что способствовало ее применению в электронике.

Для любой пайки металлов нужно два элемента ПРИПОЙ и ФЛЮС. В редких случаях, когда пайка производится однородных и чистых от оксидный пленки металлов применяют исключительно припой, но в большинстве случаев добавляют еще и флюс, который выступает дезинфектором поверхности перед нанесением припоя

Температура плавления олова 231 °C, а температура плавления свинца 327,5°C но если их смешать то температура плавления будет ниже

ПОС-15 — 280 °C. (15% олова, 85% свинца) ПОС-25 — 260 °C. ПОС-33 — 247 °C. ПОС-40 — 238 °C ПОС-61 — 183 °C ПОС-90 — 220 °C (90% олова, 10% свинца)

Как мы поняли оптимальное содержание свинца и олова 39 на 61, хотя многие иностранные припои купленные на аллиэкспресс и других сайтах имеют соотношение 63 на 37.

Оценка припоя на качество

Основных оценок припоя две, это текучесть, т.е. насколько хорошо припой растекается по поверхности контакта и структура поверхности после пайки (матовая или блестящая). Считается что чем легче растекается припой и чем блестящей его поверхность после пайки, тем лучше его качество. Так же встречаются припои которые после пайки на своей поверхности оставляют бугры и неровности, что считается недопустимым, так же как и трещины после остывания

Что лучше ПОС 40 или ПОС 61

Если изогнуть эти два припоя то ПОС 40 будет гнуться без хруста, в то время как пос 60 грустить при изгибании, это и говорит о недостатки одного и преимуществах другого, ведь именно гибкость и пластичность очень часто нужна в радиомонтаже, так же встречается и вибрационные нагрузки, которые естественно лучше выдерживает ПОС 40, но при его применение поднимается температура, а следовательно возрастает риск перегрева радиокомпонентов или дорожек

Сплав розе

Олово 25 Свинец 25 Висмут 50 Температура плавления 95%

В отличие от справа ВУДА обладающего теми же параметрами менее тактичный, так как не содержит кадмий

Для пайки не применяется, так как материал более хрупкий по сравнению с ПОС 61 припоем, но лудить можно в воде, где поднимают температуру кипения добавлением глицерина (кипение 290 градусов), чтобы не было испарение воды и металлы не попадали вместе с паром в легкие человека

Так же при лужении в раствор воды и глицерина можно добавлять лимонную кислоту, что увеличивает качество, так как раствор становится флюсом. Процентное соотношение 1 грамм лимонной кислоты на 100 грамм раствора

Безсвинцовые припои

В последнее время все больше и больше трубиться тема экологии, если ты не сделал экономичную шубу или электрокар ты плохой и не нужно покупать товар у тебя больше. Не важно, что для производства электрокара урон экологии идет такой же если не больше, но на начальном этапе производства батарей и их утилизации в дальнейшем. Да сам процесс безопасен для экологии по сравнению с бензиновыми двигателями, но это лишь иллюзия если считать со стадии производства до стадии утилизации.

Экологичный вопрос терзает и производителей электроники, которые стали убирать из состава своих припоев свинец, на мой субъективный взгляд это приводит к более сложному ремонту и одноразовости техники.

Какой диаметр припоя купить?

Основным правилом в выборе диаметра припоя считается объем пайки, если Вы используете припой для пайки силовых установок с толстыми проводниками, то Вам необходим припой с диаметром 1.5 мм или даже 3 мм, а иногда и все 10 мм. Если же Вы паяете исключительно «тонкую» электронику, микроконтроллеры и симисторы в малых корпусах, то Вам достаточно диаметра в 1 мм. Некоторые предпочитают не увлекаться с количеством припоя, так как его излишек, так же не считается нормой и используют диаметры в 0.5 мм

ФЛЮСЫ

Второй элемент любой качественной пайки является флюс, который может быть в двух состояниях жидкий и твердый. Под твердыми флюсами мы понимаем классическую канифоль, а под жидкими ЛТИ или раствор глицерина

Отмывочный и безотмывочный

Профессиональные мастера по ремонту электроники очень чистоплотны, ведь после их работы не должно остаться ни единого следа, тем более на плате не должно оставаться следов флюса. В зависимости от агрессивности флюса он может хорошо работать в процессе пайки, но и так же хорошо разрушать проводник после пайки и через 2-3 года после ремонта техника может вернуться обратно в ремонт, изрядно подмочив репутацию мастера. Поэтому большинство мастер предпочитают всегда отмывать плату от флюса.

Канифоль

Канифоль применяется для пайки/лужения меди и ее сплавов, а так же стали и цинка, но она не применятся для пайки алюминия и алюминиевых сплавов, для их необходим свой флюс по алюминию

Сама по себе канифоль является диэлектриком, но по мимо этого она очень хорошо впитывает влагу из атмосферы, поэтому возникает коррозия соединения и места пайки, а так же усиливает вероятность токов утечки, которые приводят к сбоям в работе

Глицерин

Глицерин это органическое вещество относящееся к спиртам, но в отличие от своих младших братьев метанола (один атом углерода) и этиленглюколя (два атома углерода) не токсичен и имеет сладковатый вкус. По мимо применения в пайки радиокомпонентов глицерин применяется и в популярный на текущий момент у молодежи, электронных сигаретах, а в прошлом глицерин применялся для производства динамита

По мимо глицерина часто применяют такие вещества как вазелин или паяльный жир, но по сравнению с флюсом ТАГС на основе глицерина они уступают в спектре применения, ведь ТАГС подходит для пайки как меди, так и стали, никеля и сплавов меди (латунь и бронза)

ЛТИ-120

По своей сути флюс ЛТИ состоит из канифоли, растворенной в спирту и добавлены активаторы, которые позволяют паять комфортно не только медь, но и латунь с бронзой. В отличие от глицерина флюс ЛТИ хуже справляется со сталью, но окислительный процесс у него ниже чем у глицерина, хотя так же как и глицерин требует тщательной отмывки изопропиловым спиртом

Флюс для паяльника

В ремонте электроники необходимо иметь не только паяльное оборудование в виде паяльника или паяльной станции, но так же необходимы припои и всевозможные флюсы, как отмывочные, так и безотмывочные. При этом припои тоже деляться по содержанию свинца и олова в своем сплаве и в зависимости от этих пропо.

Виды и характеристики припоев

Бывают мягкими (легкоплавкими) и твердыми. Для монтажа радиоаппаратуры используются легкоплавкие, с температурой плавления 300−450 °C. Мягкие припои уступают по прочности твердым, хотя для сборки электроприборов используются как раз они.

Легкоплавкие сплавы — это обычно сплав свинца и олова главным образом. Немного есть легирующих элементов.

Примеси иных металлов вводятся для получения определенных характеристик:

Число в обозначении марки говорит о том, сколько процентов олова в нем содержится. Так, у припоя ПОС-40 технические характеристики таковы, что в нем 40% Sn, а ПОС-60 — 60%.

Если марка неизвестна, состав можно оценить по косвенным признакам:

Где используется ПОС 40

Во-первых, ПОС 40 часто используется в электрической аппаратуре. Там он позволяет добиться отличного соединения между различными деталями. Оборудование, в котором используется этот припой, прослужит много лет, поскольку он отличается надежностью и устойчивостью к различным агрессивным факторам.

Во-вторых, припой ПОС 40 применяют для работы с деталями, выполненными из оцинкованного железа, которые при этом имеют герметичные швы. Впрочем, паяют этим веществом не только железо.

Оно также применяется и для латуни. Еще этот припой используют при работе с медными проводами. Подходит даже для стали и бронзы. Одним словом, есть множество сфер, где ПОС 40 востребован. И вряд ли в ближайшее время он утратит свою актуальность.

Для того чтобы приобрести качественный припой ПОС 40, необходимо обращаться только в компанию с положительной репутацией. В этом случае получиться приобрести качественное вещество, которое будет хорошо справляться со своей задачей.

Никогда не стоит пренебрежительно относиться к такой вещи как припой, поскольку от нее зависит работоспособность всего устройства.

Виды припоя

Принято делить припой на твердый и мягкий. Но для пайки «мягкость» не тот показатель, который определяет выбор. Больше важна температура плавления. Так вот, мягкие припои имеют более низкую температуру плавления, чем твердые. Мягкие плавятся при температуре ниже 300°С, твердые — выше. Поэтому еще в ходу название тугоплавкий и легкоплавкий припой.

В этом припое есть добавка меди, золота и серебра. Припой MSolder SUPREME SilverGold с флюсом обеспечивает самую высокую проводимость и имеет самую высокую текучесть в линейке припоев MUNDORF, но обладает самой высокой температурой плавления. Этот припой является наилучшим для использования в ламповой технике и других устройствах высшего класса, а также для соединения высококачественных аудио кабелей, фольги, используемой в катушках индуктивности, и прочих компонентов.

Делают припой из свинца, олова, меди, никеля, кадмия, серебра. Их добавляют в различных пропорциях. Для придания определенных свойств вводят добавки:

Выбирают припой по виду соединяемых металлов, их температуры плавления (припой должен расплавиться раньше), требуемой прочности соединения.

Технические характеристики припоя ПОС-10

Припой ПОС 10 имеет отличительный химический состав. Он содержит 9-10 % олова, около 89 % свинца, 0,2 % висмута, 0,1 % сурьмы и остальные примеси в незначительных количествах. Припой ПОС-10 применяется для пайки и лужения контактных поверхностей электроники. Например им паяют реле и заливают контрольные пробки в корпусах радиоэлектроники.

Температура пайки ПОС-10 составляет 299 градусов Цельсия. Точка солидуса равна 268 градусов.

Достоинства припоя ПОС-10:

Недостатки припоя ПОС-10:

• низкая прочность и сопротивление разрыву около 3,2 кгс/кв.мм.;
• высокое удельное сопротивление — 0,2 Ом х кв.мм./м;
• высокое содержание свинца, опасного для здоровья.

Какой припой выбрать для пайки радиодеталей

Зарегистрируйтесь и получите два купона по 5$ каждый:https://jlcpcb.com/cwc

Винтажный припой

Что такое винтажный припой хорошо знают любители Hi-End электроники. Чаще всего, это припой для пайки аудиотехники, произведенный в 30 — 50-хх годах прошлого века. Такие припои имеют высокую чистоту компонентов, что положительно сказывается на звуке наивысшего качества. Чтобы услышать эффект от такого припоя, нужны не только высококачественный источник звука, излучатель звука, но и прекрасный слух. Специалисты отслушивают припой и составляют свои сплавы для лучшей звукопередачи.

Одним из самых крутых для меломанов является американский припой фирмы Kester бородатых годов. Его продают по 10 баксов за метр. И с каждым годом его становится все меньше. По химическому составу близок к ПОС-90, но не совсем. Припой марки Kester содержит 85,9 % олова, 8,5 % свинца, 3,28 % серебра, 0,34 % меди, 0,79 % натрия, 0,55 % магния и 0,27 % ртути. Вот уж гремучая смесь.

Те, кто не может достать винтажный припой, выкупают старую электронику послевоенного периода и сплавляют припой оттуда. Так получается очень приличный полуфабрикат.

Существуют также сплав, в которых припой для пайки содержит 50 % олова и 50 % свинца. Он так и называется Sn50Pb50.

Надеюсь, что теперь ты понимаешь больше в теории припоев. Например, чем отличается и в чем разница между припоями ПОС 60 и ПОС 61. Сможешь расшифровать состав припоя ПОС 18 и прикинуть его достоинства и недостатки. Легко ранжируешь припои марки ПОС по токсичности, зная их химические составы.

Материал собрал и подготовил Мастер Пайки. А какой твой любимый припой из оловянно-свинцовой группы?

Технические характеристики припоя ПОССу-61-0,5

Маркировка припоя ПОССу-61-0,5 обозначает тип сурьмянистого припоя с содержанием олова 61 %, сурьмы до 0,5 % и свинца около 38 %. Такой припой применяется для пайки и лужения печатных плат и оцинкованных радиодеталей при повышенных требованиях по температуре эксплуатации. А вот его температура плавления равна 189 градусов.

Достоинства припоя ПОССу-61-0,5:

Недостатки припоя марки ПОССу-61-0,5:

• трудно найти в продаже;
• повышенная стоимость.

Припой ПОС 40 — технические характеристики, состав и чем отличается от ПОС 61

От того, какого качества используется припой, зависит надежность соединения, а значит работоспособность того или иного устройства, его устойчивость к разнообразным агрессивным факторам среды.

Сегодня один из самых популярных припоев – припой пос 40 пруток, и всем тем, кто использует в своей деятельности такие вещества, стоит ознакомиться с характеристиками этого изделия, его составом, а также тем, чем оно отличается от припоя ПОС 61.

Паяльная паста

Главным образом используется для пайки компонентов монтируемых поверхностно (SMD’шек), а также безвыводных микросхем в BGA корпусах.

Выглядит как кашица серого цвета, состоит из мельчайших шариков сплава Sn62Pb36Ag2 (серебра 2%, свинца 36%, олова 62%), также в составе содержится безотмывочный флюс. О том, что флюс безотмывочный, говорят две буквы на упаковке NC (No Clean). Флюс, содержащий шарики припоя, высыхает на воздухе, поэтому хранится паста в закрытой упаковке.

Используется это средство при сложном ремонте сотовых и для пайки микросхем в корпусе BGA. Ее применение предполагает использование дополнительного оборудования для ремонта мобильных, к примеру, специальные трафареты. Стоит паста довольно дорого, поскольку содержит серебро.

Сейчас в производстве электроники массово применяются припои без свинца.

Капиллярная пайка

Припой заполняет зазор между соединяемыми поверхностями и удерживается в нем за счет капиллярных сил. На рисунке 3.16 показана схема образования шва.

Соединение образуется за счет растворения основы в жидком припое и последующей кристаллизации раствора. Капиллярную пайку используют в тех случаях, когда применяют соединение внахлестку. Однако капиллярное явление присуще всем видам пайки.

Рисунок 3.16 – Схема капиллярной пайки:

а – перед пайкой; б – после пайки

Какие припои используют для пайки радиодеталей

В основном используются припои типа ПОС (припой оловянно-свинцовый) и бессвинцовые припои. ПОС имеет температуру плавления примерно с 180 до 230 °C. Этот сплав хорошо подходит для пайки деталей, но в промышленных масштабах используются бессинцовые припои, у которых температура плавления чуть выше от 180 до 250 °C. Бессвинцовые припои не имеют в своем составе свинца, они выделяют меньше выбросов и самое главное в их составе нет свинца. Пары свинца сильно загрязняют окружающую среду, поэтому на этапе производства печатных плат используются припои без свинца. Однако, бессвинцовые припои не только плавятся при более высоких температурах (из-за отсутствия свинца), но еще и оставляют «оловянные усы». Эти усы могут послужить причиной короткого замыкания после пайки SMD контактов. Они мало различимы без микроскопа, и их толщина бывает менее 1 мкм.

Бессвинцовые припои также используются в BGA пайке в качестве шариков.

Для радиолюбителей подойдут ПОС припои. Такими легче паять, да и вреда они много не нанесут, если вы не паяете в промышленных масштабах. Тем более, бессвинцовые припои по смачиваемости и качеству контакта после пайки не доходят до уровня припоев ПОС.

Классификация по типу

Припои с флюсом удобно брать на паяльник, поскольку флюс помогает распределиться по жалу паяльника. Еще припои с флюсом очень мягкие, и их можно сворачивать в несколько прутков.

По состоянию

Припои выпускают в основном в виде прутков с сечением от 0,1 до 2 мм. Это твердый тип. А еще есть паяльные пасты. Это смесь микроскопических шариков в флюсе. Применяется для BGA пайки.

Паяльную пасту в основном используют для пайки микросхем и контактных площадок разъемов. Нерационально использовать пасту для пайки проводов, так как цена пасты намного выше, чем обычного припоя.

Низкотемпературные сплавы

Помимо мягких припоев, еще есть их подвид. Это низкотемпературные сплавы Розе и Вуда.

Такие сплавы обычно используются для безопасного выпаивания деталей. Этими сплавами не рекомендуется запаивать детали на плату из-за их низкой механической прочности и температуры плавления (от 60 до 100 °C)

Мягкие припои виды. Мягкие припои состав.

• Виды припоев.
• Применение мягких припоев.

Мягкие припои нужны для пайки деталей под низкими температурами. С помощью данных припоев возможно соединение твердых металлов с более высокими температурами плавления. Соединение деталей происходит благодаря диффузии (от латинского diffusio – растекание, распространение, рассеивание, взаимодействие. Процесс, с помощью которого молекулы одного вещества проникают в молекулы другого вещества, в итоге происходит выравнивание их концентрации по занимаемому объему). Т.е. молекулы припоя проникают в молекулы спаиваемых деталей, благодаря взаимному растворению и образуется прочное соединение с хорошей электропроводностью. Предел прочности у таких припоев составляет 5 – 7 кг·с/мм2.

Максимальные температуры плавления достигают 400 ºС, а иногда и 450 ºС. Также мягкими припоями возможна пайка таких легкоплавких металлов и сплавов как свинец, цинк и даже олово.  Чем больше процент содержания олова в смеси, тем меньше температура плавления припоя. В мягкие сплавы припоев входят не только олово и свинец, также там идет добавление висмута, кадмия, таллия, индия, цинка, калия, галлия и других химических веществ. Эти химические вещества служат заменителями олова в смеси припоя, из-за его дефицитности. В таких смесях процент содержания олова маленький, а в некоторых его и вовсе может и не быть.

Индиевые припои служат для пайки деталей, которые чувствительны к повышениям температуры. Обладают высокими антикоррозийными свойствами в щелочных растворах. Отдельные припои с индием используют для пайки стекла, а именно ПОИн 52 (52 % In и 48 % Sn) с температурой плавления — 117 ºС. Способом натирания их наносят на поверхность стекла. Индий имеет хорошую смачиваемость поверхностей металлических и неметаллических деталей. Нашел свое применение в пайке полупроводников (пластмассы, стекла).

Таблица 1. Химический состав индиевых припоев.

Припои с висмутом относятся к легкоплавким сплавам. Имеют характерные отличия в увеличении объема при переходе из жидкого состояния в твердое, а также при охлаждении. Сам по себе висмут металл малопластичный и его очень редко применяю для пайки. Температурные интервалы припоев с висмутом лежат в пределах от 47 до 145 ºС. Припои с висмутом обладают высоким электросопротивлением и низкими механическими свойствами. Плохо смачивают отдельные металлы как железо. В висмутовые припои входят сплав Вуда и сплав Розе.

Припои для пайки. Твердые и мягкие припои.;

Свинец, свойство металла. Пункт приема свинца.;

Припой ПОС-40 Технические характеристики.

Сплав Вуда. Температура плавления — 68.5 ºС. Состав такого сплава составляет 50% Bi (висмут), 25% Pb (свинец) 12,5% Sn (олово), 12.5% Cd (кадмий). Сплавы из Вуда используют в операциях изгиба тонкостенных труб, в изготовлении с помощью гальванопластики полых тел, заливают шлифы металлографические, в датчиках пожарных сигнализаций, химических лабораториях в качестве низкотемпературной бани.

Сплав Розе. Эти сплавы отличаются своей низкой токсичностью по сравнению с другими сплавами. Температура плавления данного сплава — 94 ºС. В его состав входит 50% Bi (висмут), 25% Pb (свинец) 25% Sn (олово). Используют в качестве полупроводниковой техники в лабораториях и электрических предохранителей.

Таблица 2. Химический состав припоев с висмутом.

Галлиевые припои имеют хорошую смачиваемость поверхности и низкую температуру плавления. Поэтому галлий используют в смеси припоев. Обладает хорошей диффузией с взаимодействием с легкоплавкими металлами как кадмий, олово, свинец, цинк. Галлий при нагреве на воздухе, при температуре выше 400 ºС превращается в темную порошковую массу, это означает, что галлий интенсивно окисляется. Двойные сплавы галлия с золотом, серебром, медью, никелем, титаном, кобальтом, магнием годятся для диффузионной пайки титана, меди, а также и других металлов. В последнее время припои с галлием используют для диффузионной пайки меди. Галлий крайне редко применяется в качестве основы в расплавляемых припоях.

Таблица 3. Химический состав галлиевых припоев.

Изготавливают мягкие припои в виде проволоки, прутков и болванок, обычно небольших диаметров от 3 мм.

Легкоплавкие припои должны соответствовать нескольким требованиям:

— хорошая пластичность;

— коррозийной устойчивостью;

— высокой электропроводностью;

— низкой токсичностью;

— высокой текучестью (лужение).

Применение мягких припоев.

Наиболее часто используют мягкие припои для сборки или ремонта радиотехники, из-за малой механической прочности, невысоких
температур плавления и хорошей электропроводности.

Возможно вам будут интересны другие мои статьи:

Технические характеристики припоя ПОС-63

Припой ПОС 63 описан в ГОСТе и в отраслевом стандарте OCT 4Г 0.033.200. Под припоем ПОС-63 понимают такой сплав, который состоит на 63 % из олова и на 37 % из свинца. Это некая модернизация припоя ПОС-61, подогнанная под международный стандарт J-STD 006В. Большинство хороших китайских припоев также имеют маркировку Sn63Pb37. Это эвтектические сплавы с температурой плавления 183 градуса Цельсия.

Применяется ПОС-63 для пайки и лужения выводов микросхем и корпусированных радиокомпонентов, печатных плат, проводов и кабелей. В общем, из современных припоев — этот самый распространенный. Технические характеристики припоя ПОС 63 примерное такие же, как у ПОС-61. Но точных значений я пока не нашел.

Достоинства припоя ПОС-63:

• самый распространенный припой ПОС серии;
• сравнительно низкая температура плавления;
• совпадение точек солидуса и ликвидуса;
• низкая стоимость;
• поставляется в виде проволоки с заполнением флюсом.

Недостатки припоя ПОС-63:

• часто подделывают, особенно китайцы;
• содержит свинец, что увеличивает стоимость утилизации электронной техники согласно современных норм безопасности.

В чем отличие от ПОС 61

ПОС 40 плавится при температуре, которая достигает 238 градусов. Это небольшая температура для сферы пайки. Вот почему изделие рекомендуют многие в тех случаях, когда на плате присутствуют детали, которые могут повредиться от менее плавких материалов. Точнее – от той температуры, которую придется использовать для их плавления.

Что же касается припоя ПОС 61, то он требует еще меньшего нагрева. Вот почему в случаях, когда даже температура, необходимая для плавления ПОС 40, будет слишком высока для конкретной ситуации, рекомендуется этот припой. Так что нельзя сказать, что он хуже, просто у них разная сфера применения.

Технические характеристики припоя ПОС-61

Обозначение припоя марки ПОС-61, как мы выяснили, довольно спорное, но против ГОСТа не попрешь. ПОС-61 применяют для пайки и лужения электронных компонентов и печатных плат точных приборов с высокогерметичными швами, для которых не допускается перегрев.

Состав припоя ПОС-61

Химический состав припоя ПОС-61 следующий:

• Олово 59 — 61 %;
• Свинец — все остальное — около 38,7 — 40,7 %.

Температура пайки припоя ПОС-61 составляет 220 градусов Цельсия. Солидус равен 183 градуса. Я даже снял видеоролик о плавлении этого припоя в замедленной съемке на свой Olympus Tough TG-860 с частотой 240 кадров в секунду.

Припой ПОС 61 ГОСТ 21931-76 имеет следующие технические характеристики:

• Плотность определяет вес припоя ПОС-61 и равна 8,5 г/куб. см.;
• Удельное электрическое сопротивление равно 0,139 Ом х кв.мм./м;
• Теплопроводность равна 0,12 ккал/см х с х град;
• Временное сопротивление разрыву составляет 4,3 кгс/кв.мм.;

Достоинства припоя марки ПОС-61:

• наилучшее соотношение температуры плавления и прочности;
• хорошая адгезия к поверхности металлов;
• универсальный припой для пайки и большинства радиомонтажных работ;
• доступность и распространенность;
• низкая стоимость;
• часто выпускается в виде проволоки, например припой ПОС 61 Т2А.

Недостатки припоя типа ПОС-61:

• универсальность снижает характеристики в частных случаях, например при пайке цинка;
• температура плавления подходит не для всех устройств;
• пары припоя (свинца в нем) вредны для здоровья.