Всё о припоях для пайки электронных схем

Что такое бессвинцовая пайка?

Бессвинцовый припой — это тип паяльного материала, не содержащий свинца. Разработанный как экологически чистая альтернатива традиционному припою на основе свинца, он обычно содержит смесь металлов, таких как олово, медь, серебро, а иногда и висмут или сурьму.

Стремление к использованию бессвинцового припоя возникло из-за опасений по поводу токсичности свинца и его воздействия на окружающую среду, что привело к принятию таких правил, как RoHS (ограничение использования опасных веществ) в Европейском Союзе.

Эти припои в настоящее время широко используются в бытовой электронике и других устройствах, где снижение рисков для окружающей среды и здоровья является приоритетом.

Что такое свинцовый припой?

Свинцовый припой, традиционный основной продукт в производстве электроники, представляет собой сплав, обычно состоящий из олова и свинца, часто в соотношении 60/40 или 63/37. Этот состав обеспечивает низкую температуру плавления около 183-190°C, что облегчает работу с ним.

Свинцовый припой известен своей превосходной электропроводностью и превосходными смачивающими свойствами, которые позволяют ему плавно растекаться по поверхностям соединений. Исторически сложилось так, что ему отдавалось предпочтение из-за простоты использования и надежности при формировании прочных и долговечных соединений.

Однако из-за проблем со здоровьем и окружающей средой, связанных со свинцом, его использование во многих приложениях стало ограниченным.

Припій без свинцю CYNEL

Професійний безоловяним припоєм метал із флюсом у серцевині, відповідно до EN 29453:2000.

Безоловяні припої призначені для ручного й автоматичного паяння електронних компонентів у телекомунікаціях, електроніці та промисловій та автомобільній електротехніці. Безоловяні речовини потребують вищих робочих температур і складніших у використанні, але зі шкідливості свинцю директиви ЄС рекомендують їх використовувати.

Cynel Unipress

Компанія Cynel Unipress почала свою діяльність 1984 року з виробництва багатоканального припоївного дроту, виготовленого за технологією формування під високим тиском, розробленої фахівцями Інституту високого тиску Польської академіки наук.

Сьогодні асортимент продуктів компанії Cynel містить:

• Безсвинцеві припої
• Інші паяльні матеріали

Дивіться інші наші лоти, багато чого цікавого. Наш інтернет-магазин тут.

У наявності понад 6000 найменувань інструмента. Можливе відправлення накладеним платіжом. Всі посилки ми пакуємо самі — вам не треба платити за паковання перевізника.

Список требований по бессвинцовым припоям

В соответствии с требованиями Директивы ЕС RoHS от 27 января 2003 года были введены ограничения на применение оловянно-свинцовых припоев. Наиболее приемлемыми в качестве альтернативы свинцовым припоям явились бессвинцовые припои группы Sn/Cu и Sn/Ag/Cu.

Компоненты и характеристики бессвинцовых припоев

Бессвинцовые припои в виде трубки с флюсом ФРК 5256-2-Т3 изготавливаются на основе сплавов SAC305 (Sn96.5Ag3Cu.5), SAC0307 (Sn99Ag.3Cu.7), Sn96Ag4, SN100C и прочих. Возможно изготовление на основе других марок сплавов в соответствии с техническим заданием заказчика.

Характеристики флюса

Флюс ФРК 525-2-Т3 канифольный низкой активности, типа ROL1, активированный и некоррозионный. Содержание флюса составляет от 1.2 % и выше (по требованию заказчика).

Параметры и результаты испытаний

Хранение и срок годности

Продукция рекомендуется хранить не более 3 лет.

Выбор припоя

Выбор подходящего припоя является ключевым этапом процесса пайки. Различные материалы обладают уникальными свойствами, которые влияют на качество и долговечность паяного соединения, а следовательно, и на надежность всего процесса сборки.

Безусловно, каждый разработчик электронных схем должен быть знаком с основными типами припоев, их характеристиками и областями применения.

Припои: разновидности, характеристики и области применения

Пайка предполагает заполнение места соединения двух материалов (металлов) припоем, то есть другим металлом в жидком состоянии. Успех процесса пайки зависит от свойств припоя – температура его плавления должна быть значительно ниже, чем у соединяемых металлов.

Пайка – это древний процесс, известный человечеству задолго до появления современной электроники. Он использовался в течение веков в различных областях, включая ювелирное дело и металлургию.

Основные параметры припоев

Перед началом процесса пайки необходимо выбрать припой, то есть материал (обычно в виде проволоки или пасты), который будет использоваться для создания паяного соединения. Выбор припоя зависит от многих факторов, включая материалы, которые необходимо соединить, и условия, в которых будет использоваться паяное соединение.

Важными характеристиками припоя являются его температура плавления, прочность, электропроводность, коррозионная стойкость и устойчивость к окислению.

Свинцовые и бессвинцовые сплавы

Припой обычно представляет собой смесь нескольких различных металлов, выбранных на основе их свойств, таких как температура плавления и электропроводность. Свинец, обычно в сочетании с оловом, был основой большинства припоев с момента появления современной электроники.

Этот металл характеризуется низкой температурой плавления, хорошей адгезией и текучестью, что делает процесс пайки быстрым, эффективным и надежным. Однако в целях охраны окружающей среды и здоровья были введены нормы, ограничивающие использование свинца в производстве электроники.

Вероятно, наиболее эффективной является директива ЕС RoHS (Ограничение использования опасных веществ), целью которой является сокращение количества опасных веществ, попадающих в окружающую среду из электрических и электронных отходов.

Бессвинцовые припои часто изготавливаются на основе смеси олова и серебра. Они обычно характеризуются более высокой температурой плавления и требуют использования большего количества флюса (или флюса с более высокой активностью) при пайке.

В случае классической ручной пайки при правильном проведении процесса надежность соединений, выполненных свинцовыми и бессвинцовыми сплавами, должна быть сопоставима. Однако в случае электронных систем высшего класса, предназначенных для использования в сложных климатических условиях (например, в авиации), имеются определенные оговорки относительно надежности соединений, выполненных из бессвинцовых материалов.

Оловянные усы

Особую тревогу вызывает явление так называемых “оловянных усов”, то есть волосообразных структур, возникающих на поверхности паяного соединения. Они могут привести к коротким замыканиям в системе, что является одной из причин выхода из строя электронного оборудования.

Для определения возможности использования свинцовосодержащих сплавов в конкретном проекте необходимо проанализировать правовой статус и определить нормативы, которые распространяются на данную продукцию. Если это устройство бытовой электроники, изготовленное или предназначенное для экспорта в Европу, вполне вероятно, что потребуются бессвинцовые сплавы. Однако использование свинца может быть разрешено в случае оборудования специального назначения, например, предназначенного для авиационной и космической промышленности.

Диаметр паяльной проволоки

Диаметр паяльной проволоки следует выбирать в зависимости от размеров паяемых деталей и соединений. Изделия, предназначенные для пайки электроники, имеют диаметр не более 1,5 мм, более толстые проволоки предназначены для других целей.

Для электронных компонентов, где требуется высокая точность, часто используют проволоку с диаметром 0.5 мм или меньше. Это позволяет точно контролировать количество припоя и избегать перегрева чувствительных компонентов.

При работе с более крупными деталями, такими как коннекторы или клеммы, может потребоваться проволока с диаметром 1 мм или более, чтобы обеспечить достаточную механическую прочность соединения.

При использовании слишком толстого провода сложно контролировать процесс, что может привести к перегреву платы или даже короткому замыканию. С другой стороны, слишком тонкий провод потребует нанесения большого количества припоя на поверхность платы, что затруднит контроль его распределения.

Паяльная проволока: с флюсом или без

Большинство видов паяльной проволоки, доступных на рынке, содержат добавку флюса, которая значительно облегчает процесс пайки за счет химической очистки поверхности соединяемых металлов.

Флюс в пайке — это вещества или смеси, предназначенные для удаления оксидов с паяемых или свариваемых поверхностей, снижения поверхностного натяжения и улучшения растекания жидкого припоя. Флюсы также защищают область пайки от воздействия окружающей среды.

В зависимости от технологии, флюс может использоваться в виде жидкости, пасты или порошка. Существуют также паяльные пасты, содержащие частицы припоя вместе с флюсом. Иногда трубка из припоя содержит внутри флюс-заполнитель.

Обычно рекомендуется использовать припой с добавкой флюса, за исключением случаев, когда требуется использовать определенный тип флюса, который недоступен в виде готовой смеси с припоем.

Однако, паяльная проволока без флюса также имеет свои преимущества. Она позволяет более точно контролировать количество и тип флюса, который вы хотите использовать. Это может быть особенно полезно в сложных или деликатных проектах, где необходима высокая точность. Кроме того, паяльная проволока без флюса может быть предпочтительней, если вы хотите избежать остатков флюса на плате после пайки.

В любом случае, выбор между паяльной проволокой с флюсом или без него зависит от конкретной задачи и личных предпочтений.

Популярные виды свинцовых сплавов для припоев

1. Сплав олова и свинца

   • Сплав Sn/Pb отличается высокой универсальностью, что позволяет широко использовать его при пайке свинцом. Характеристики сплава меняются в зависимости от пропорций металлов. Обычно, самым распространенным сплавом является Sn60/Pb40 или Sn63/Pb37, где числа обозначают процентное содержание олова и свинца соответственно.
   • Этот сплав обладает низкой температурой плавления, что делает его идеальным для большинства приложений пайки.

2. Свинцово-цинковый сплав

   • Сплавы Pb/Zn дешевле, чем Sn/Pb, из-за относительно высокой стоимости олова. Сплавы Pn/Zn также подходят для соединения оцинкованных поверхностей. Добавление цинка снижает температуру плавления сплава и снижает затраты на производство.

Популярные виды бессвинцовых сплавов для припоев

1. Индиевые сплавы

   • Индий широко используется в производстве электронных устройств. Его сплавы активно используются в процессе поверхностной сборки SMT (технология поверхностного монтажа). Для них характерна низкая температура плавления (около 157°С). Паяные соединения из этого материала характеризуются высокой устойчивостью к низким температурам.

2. Сплав олова и сурьмы

   • Сплав Sn/Sb характеризуется высокой прочностью и устойчивостью к высоким температурам. Его температура плавления составляет около 235°C, что позволяет использовать этот материал, в частности, в процессе установки систем охлаждения и вентиляции.

3. Сплавы олова и серебра

   • Сплавы Sn/Ag часто используются в процессах пайки волной и оплавлением. Добавка серебра повышает механическую стойкость паяного соединения, но обычно не превышает 3% от массы сплава.

4. Сплав кадмий-цинк

   • Сплавы Cd/Zn обладают температурой плавления около 265°C. Паяное соединение, созданное с использованием этих сплавов, выделяется своей высокой прочностью.

Каждый из вышеперечисленных сплавов имеет свои уникальные характеристики и предназначение, что позволяет выбирать наиболее подходящий в зависимости от конкретной задачи и условий эксплуатации.

Таблица сравнения

Список преимуществ бессвинцового припоя

• Соблюдение экологических норм
• Долговечность
• Прочность в условиях высоких напряжений

Список преимуществ свинцового припоя

• Низкая стоимость
• Широкая доступность
• Низкая температура плавления

Выводы

В современной электронике все чаще используется бессвинцовый припой вместо свинцового из-за его преимуществ с точки зрения безопасности для здоровья и окружающей среды. Однако стоимостные и технические соображения также играют роль при выборе между этими двумя видами припоев. Важно учитывать все аспекты и принимать обоснованное решение, основанное на конкретных потребностях проекта.

Загрязнение окружающей среды свинцом может нанести вред экосистемам. Его использование в электронике усугубляет проблемы с электронными отходами, поскольку свинец может проникать в почву и грунтовые воды.

Преимущества бессвинцового припоя

Переход на бессвинцовый припой снижает эти риски для здоровья и снижает воздействие на окружающую среду, что соответствует глобальным усилиям по более безопасному и экологичному производству электроники.

Заключение

Выбор между свинцовым и бессвинцовым припоем зависит от различных факторов, включая требования к применению, соответствие нормам охраны труда и окружающей среды, а также соображения стоимости. Хотя свинцовый припой предпочитают из-за простоты использования и низкой температуры плавления, его существенными недостатками являются риски для здоровья и воздействие на окружающую среду. Бессвинцовый припой, несмотря на то, что он дороже и имеет более высокую температуру плавления, все чаще становится стандартом в отрасли, что обусловлено нормативными стандартами и соображениями безопасности. В конечном итоге решение должно основываться на конкретных потребностях проекта, балансируя факторы производительности, соответствия требованиям и стоимости.