Виды паяльных паст
Пасты классифицируются по типу флюсов (см. рис. 1).
«Водорастворимую» паяльную пасту (остатки флюса после пайки растворяются водой), требующую обязательной отмывки из-за содержания активного флюса (см. таблицу 1), отмывают последовательно обычной, дистиллированной и деионизированной водой, причем на каждом этапе применяют струйную отмывку или ультразвук. Для «водорастворимых» паст, не требующих обязательной отмывки, процесс ограничивается дистиллированной водой.
Рис. 1. Классификация паяльных паст
| Активность флюса (% содержание галогенов) | Канифольные Rosin (RO) | Синтетические Resin (RE) | Органические Organic (OR) | Необходимость отмывки |
|---|---|---|---|---|
| Низкая (0%) | ROL0 | REL0 | ORL0 | Нет |
| Низкая ( 2,0%) | Обязательно |
С пастами, требующими отмывки специальными жидкостями, ситуация иная. Вне зависимости от наличия в составе галогенов, такие пасты основаны на канифольных флюсах, поэтому для их отмывки после пайки рекомендуется применять растворитель типа HCFC и омыляющий реагент. Потом отмывочные жидкости, в свою очередь, отмываются дистиллированной, а затем деионизированной водой.
Вместе с тем, многие паяльные пасты, не содержащие галогенов, отмываются трудно и оставляют на поверхности плат белесый остаток флюса. При этом стойкость к осадке считается важнее отмываемости.
Большинство паяльных паст, не требующих отмывки, освобождают производство от этого технологического процесса. Флюсы таких паст защищают паяное соединение от коррозии подобно лаку. Сосредоточимся на пастах, не требующих отмывки: они наиболее технологичны.
Рис. 2. Состав паяльных паст
Часто говорят: безотмывочные пасты не должны содержать галогенов. Надо четко уяснить, что если в документации на пасту указано «Требует отмывки», то мыть надо обязательно, а если такой маркировки нет, то вопрос решается исходя из дополнительных требований к изделию: внешний вид, нанесение лака.
В Японии, например, галогенсодержащие пасты (0,2%) в процессах без отмывки после пайки гораздо популярнее безгалогенных. Галогенсодержащие паяльные пасты сравнительно более технологичны, например, по паяемости, но часто уступают безгалогенным пастам по надежности, что проявляется в снижении сопротивления изоляции готового монтажа.
Рис. 3. Основные характеристики, учитываемые при разработке или выборе паяльных паст
В идеале, для пайки без отмывки нужна паста без галогенов, но с паяемостью, как у галогенсодержащей пасты.
Трудность заключается в повышении химической активности безгалогенных безотмывочных паст. В большинстве таких паст в качестве активатора вместо галогенсодержащих соединений используются органические кислоты, причем чем меньше молекулярный вес кислоты, тем больше способность активации.
Вместе с тем такие высокоактивные органические кислоты поглощают влагу. Это чревато: оставшаяся в остатках флюса на поверхности подложки кислота при взаимодействии с водой ионизируется, что уменьшает поверхностное сопротивление изоляции и ведет к электромиграции.
В системах активации в паяльных пастах (здесь автор опирается на технические данные по пастам фирмы «KOKI») используются менее гигроскопичные органические кислоты и специально разработанный безионный активатор. Эта специальная система не диссоциирует на ионы, ее электрические свойства стабильны, а активирующая способность не уступает галогенам.
Вот примеры популярных типов паст:
Нанесение пасты и пайка
Наносим паяльную пасту равномерно по всей площади.
На контактах микросхемы должно быть достаточно пасты, без дефицита и без перебора.
На контактах микросхемы должно быть достаточно пасты, без дефицита и без перебора.
Круговыми движениями прогреваем трафарет сначала до 100 °C. Плавно повышаем температуру и одного края медленно нагреваем до 200 — 250 °C. Постепенно паста начнет превращаться в припой.
Чистим трафарет изопропанолом, чтобы разбавить флюс. Снова нагреваем трафарет до 100 °C в течении 20 секунд.
Чистим трафарет изопропанолом, чтобы разбавить флюс. Снова нагреваем трафарет до 100 °C в течении 20 секунд.
При помощи лезвия аккуратно поддеваем трафарет без резких движений со всех сторон и он сам отлипнет от южного моста (микросхемы).
Чистим микросхему от ненужных шариков и флюса. Теперь осталось подравнять шарики. Наносим флюс каплями по всей площади.Нагреваем микросхему и шарики начинают равномерно распределяться на своих местах. После этого снова чистим микросхему от флюса.
Чистим микросхему от ненужных шариков и флюса. Теперь осталось подравнять шарики. Наносим флюс каплями по всей площади.Нагреваем микросхему и шарики начинают равномерно распределяться на своих местах. После этого снова чистим микросхему от флюса.
Крепим трафарет к микросхеме и проверяем качество и наличие шариков.
Результат пайки.
Результат пайки.
Паяльные пасты. best bst-328 vs soda sd-528t
Здравствуйте. В сегодняшнем обзоре я проведу сравнение двух паяльных паст — BEST BST-328 с температурой плавления 183°C и SODA SD-528T, температура плавления которой заявлена в 138°C. Если это вам интересно – приглашаю под кат.
Заказ был сделан 28 июля и пасты отправились ко мне двумя пакетами. Первой, 16 августа, прибыла паста BEST BST-328:
Поэтому именно в таком порядке мы и будем их сравнивать.
Краткие характеристики со страницы товара в магазине:
Brand Name: BEST
Model number: BST-328
Size: 35*18mm
Composition: Sn63/Pb37
Melting point: 183°C
The best cold storage temperature: 5—10°C
Package includes:
1 x BST-328 50g Tin Paste Lead solder
Паста поставляется в прозрачной пластиковой банке, затянутой плёнкой:
Да. До заявленных 50 грамм – далеко. Учитывая, что банка сделана из толстого и прочного пластика – можно ещё отнять грамм десять, получив нетто в 30 грамм.
Посмотрим консистенцию пасты:
Паста густая, тянущаяся, обладает отличной липкостью, очень хорошо наносится.
Теперь перейдем к паяльной пасте SODA SD-528T, ценой US$ 12.33.
Попав в город в один день – паста SODA SD-528T, заплутала в почтовых отделениях и пришла к финишу только 18 августа:
Краткие характеристики паяльной пасты:
Specification:
Element: Sn42Bi58
Melting point: 138℃
Inside diameter: 22.6mm
External diameter: 25.2mm
Length: 120mm
Package includes:
1 x 100g Solder Paste
Эта паяльная паста расфасована не в баночку, а в шприц:
К шприцу прилагается игла для точного нанесения пасты:
Поршень – довольно легко перемещается:
Надавить на него можно любым подходящим предметом.
Количество пасты в шприце:
Здесь – без обмана. Отбросив вес шприца – мы наверняка получим 100 грамм.
Перейдем к консистенции пасты:
Паста более жидкая, чем BEST, не тянущаяся, липкость слабая, при нанесении – паста немного растекается.
Перейдём к испытаниям.
Проверим, при какой температуре пасты начинают плавится.
Начнем с BEST BST-328 с заявленной температурой плавления в 183°C. Наносим пасту, прикрепив рядом датчик температуры:
Паста начала плавится при температуре:
Теперь проверим температуру плавления у SODA SD-528T, с заявленными 138℃. Также наносим пасту:
Именно при этой температуре паста начала расплавляться.
Проверим как паяют эти пасты.
Наносим пасту BEST:
Паста отлично прилипает к плате.
Флюса на плате практически не осталось.
Теперь наносим пасту SODA в таком же количестве:
Она не липнет, а растекается по площадкам.
В результате плата буквально залита флюсом, которого в этой пасте намного больше, чем припоя. Я пробовал поднять температуру до уровня пайки пастой BEST, думая, что флюс подвыгорит. Но не тут-то было. Весь флюс остался на месте. Ну и количество припоя в пасте SODA вы сами можете увидеть в сравнении с BEST.
Попробуем что-нибудь припаять.
Опять первой у нас идет паяльная паста BEST BST-328:
При пайке даже не пришлось удерживать деталь. Она прилипла к пасте и не делала попыток побега. )))
Теперь используем паяльную пасту SODA SD-528T:
Не держать деталь – не получится. Несмотря на слабый обдув – деталька совершила попытку к бегству, что неудивительно, ведь липкость у SODA совсем никакая. При этом припой распадался на маленькие капли, похожие на капли ртути и загрязнял собой плату. Хотя температура фена при пайке, естественно была ниже, чем при пайке пастой BEST.
Теперь пробуем отмыть плату от флюса и растёкшегося припоя SODA. Берём обычный спирт и моем:
Флюс от пасты BEST удалился без труда. Полностью удалить флюс от SODA – не удалось.
Кроме спирта у меня не оказалось никакой другой смывки. Да обычно спирта и хватало, и для наружного, и для внутреннего применения… )))
Поэтому я соскоблил флюс зубочисткой:
И затем, переводя зря ценный продукт – я промыл плату спиртом еще раз:
Поскольку лупу в тот день я с собой не взял, то решил, что всё же удалил всё. Но не тут-то было! Сбросив фото на компьютер и посмотрев их, я прямо расчувствовался! Посмотрите какие красивые шарики припоя выложены в ряд вдоль детали! Красота! Я впервые вижу такое поведение припоя. На вторых слева площадках, на которых я тоже использовал пасту SODA – это явление тоже отлично заметно.
Подведём итоги. Паяльная паста BEST BST-328 показала себя с хорошей стороны. Она вполне подходит для монтажа SMD компонентов и перекатки BGA микросхем. Благодаря липкости – она отлично удерживается на площадках. Единственный минус – вес пасты на 20 грамм меньше заявленного.
Пасту же SODA SD-528T, благодаря низкой температуре плавления, можно использовать для выпаивания элементов из плат с безсвинцовым припоем. Смешиваясь с ним – паста понизит температуру его плавления. А также для пайки деталей, которые лучше сильно не нагревать, например, SMD светодиодов.
Спасибо за внимание.
Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.
Источник
Принтеры
Электронная промышленность развивается, и плотность монтажа компонентов на печатной плате растет, а размер компонентов уменьшается. Из-за этого требования к характеристикам и качеству паяльных паст ужесточаются.
Рекомендуем высококачественные паяльные пасты для поверхностного монтажа от японского производителя KOKI.
Критичный фактор при монтаже печатных плат с высокой плотностью монтажа компонентов — выбор оборудования и параметров печати, а также качество и характеристики паяльных паст. Это означает, что даже если подобрана потенциально очень хорошая паяльная паста, результат может оказаться удручающим только из-за неправильной установки рабочих параметров принтера или неудачного подбора ракеля и способа изготовления трафарета.
Факторы, определяющие качество печати, перечислены на рисунке 6. Рассмотрим их подробнее.
Способы изготовления трафаретов (см. рис. 7):
Прежде использовались трафареты, полученные химическим травлением, в силу их относительной дешевизны. Однако форма апертур таких трафаретов не позволяет получать качественную печать при размере апертур менее 0,5 мм.
Трафареты, изготовленные лазерной резкой, имеют меньший размер апертур, но на стенках апертур остается окал, получившийся в результате плавления металла. Без дополнительной обработки такие трафареты невозможно использовать для апертур шириной менее 0,4 мм или под корпуса BGA c диаметрами площадок 0,25–0,3 мм.
Третий метод — гальванопластика — дает трафареты с размером апертур до 0,1 мм. Используется крайне редко, потому что такой размер апертур практически не используется, а стоимость производства высока.
Толщина трафарета определяется минимальными размерами и шагом между апертурами. Чем тоньше трафарет, тем лучше результаты при печати, поскольку тонкие трафареты вызывают меньшее напряжение сдвига в пасте при отделении от подложки (см. рис. 8).
Рекомендуемая толщина трафарета в зависимости от размера апертур приведена в таблице 4.
Рис. 7. Поверхность стенок отверстий в шаблонах в зависимости от способа изготовления
Рис. 8. Чем тоньше шаблон, тем меньше сдвигается паяльная паста при отделении от подложки
| Минимальный шаг выводов, мм | Толщина трафарета, мкм |
|---|---|
| > 0,65 | 0,15; 0,2 |
| 0,5 | 0,12; 0,15 |
| 0,4 (диаметр MBGA 0,3 мм) | 0,12; 0,15 |
| SMD 0201 | 0,08; 0,1 |
| SMD 03015; 01005 | 0,08 и менее |
Желательно, чтобы размер апертуры был несколько меньше площадки на печатной плате, чтобы скомпенсировать растяжение трафарета, допуски на совмещение и осадку паяльной пасты. Пример апертуры под контактную площадку вывода корпуса QFP (шаг 0,5 мм) приводится на рисунке 9.
Рис. 9. Размер отверстия в шаблоне должен быть меньше размера площадки
Рис. 10. Расчет размеров отверстия в трафарете
Рис. 11. В отверстиях со скругленными углами адгезия между пастой и стенками отверстий меньше
Рис. 12. В самое маленькое отверстие трафарета должны вписываться от 4 до 5 самых больших шариков припоя
Геометрическая форма апертур сильно влияет на число дефектов пайки. Поэтому к изготовлению трафаретов нужно подходит очень ответственно, как на этапе конструирования, так и на этапе изготовления.
Правила расчета размеров апертур иллюстрирует рисунок 10. Рисунок 11 показывает, что при использовании апертур со скругленными углами уменьшается адгезия между пастой и стенками апертур при отделении трафарета от подложки, что уменьшает искажение отпечатка.
Что касается минимального размера апертур, то не менее 5 самых больших шариков припоя должны вписываться в самую маленькую апертуру по ее меньшей стороне (см. рис. 12).
Ракели бывают резиновыми и металлическими. Резиновые ракели подразделяются по форме на квадратные, плоские и сабельные (см. рис. 13). Нельзя сказать, какой из ракелей лучше: от рабочего угла ракеля зависит растекаемость пасты, а хорошая растекаемость дает должное заполнение каждой апертуры паяльной пастой.
Рабочий угол сабельного ракеля составляет 70–80°. Поскольку сила, направленная вниз, относительно невелика, такой ракель больше подходит для паст с низкой вязкостью.
У квадратного ракеля рабочий угол составляет 45°. Он оказывает высокое давление на паяльную пасту, поэтому его лучше применять для высоковязких паст. Если работать этим ракелем с низковязкими пастами, то паста затечет под трафарет (см. рис. 14).
Рабочий угол плоского ракеля — 50–60°. Изменяя угол наклона, можно работать с пастами различной вязкости.
При работе с резиновыми ракелями надо постоянно следить, чтобы рабочая кромка всегда была острой. При износе кромки приходится увеличивать нажим, чтобы избежать размазывания пасты. При этом возрастает и давление, под которым происходит заполнение апертур пастой, что увеличивает трение между частицами припоя и неблагоприятно влияет на отделяемость пасты от стенок апертур.
В отличие от резиновых, жесткие металлические ракели не изнашиваются, работают долго и не захватывают пасту из отверстий.
Рис. 13. Типы резиновых ракелей
Рис. 14. Затекание паяльной пасты под шаблон при неправильном выборе пары ракель/вязкость пасты
Источник
Химия для пайки
Пайка — это соединение деталей между собой, для соединения этих деталей используется два основных компонента, это припой и флюс. Ни один процесс пайки не обходится без таких материалов как припой, флюс, канифоль, некоторые радиолюбители используют паяльные кислоты, различные смеси и прочее. В этой статье о них и поговорим.
Припой (олово)
Припой — это металл или сплав, применяется для соединения и пайки радиодеталей, имеет температуру плавления ниже, чем соединяемые металлы. Припой прочно соединяет радиодетали между собой, растекается по нему и заполняет зазоры или отверстия между соединяемыми деталями.
Припои бывают мягкие – температура плавления до 300°C и твёрдые – выше 300 °C. Мягкими припоями являются оловянно-свинцовые сплавы.
Продается они в катушках, тюбиках или же в виде прутков. Припои продаются даже с флюсом, такие легче плавятся и канифоль для пайки радиодеталей обычно не требуется. Радиолюбители часто применяют припой марки ПОС-61.
При использовании низкотемпературных припоев необходим специальный флюс, поскольку стандартный флюс при низких температурах малоактивен.
У бессвинцовых припоев температура плавления либо выше, либо ниже чем у свинцовооловянных видов припоя. Оловянно-свинцовые припои смачиваются лучше чем бессвинцовые, паять ими удобнее. Швы при использовании бессвинцовых припоев, возникающие при длительной эксплуатации также хуже, чем у припоев, содержащих свинец.
Канифоль
Канифоль бывает еловая или сосновая, применяют для пайки радиодеталей совместно с припоем, канифоль ускоряет пайку и способствует быстрому лужению радиодеталей. Канифоль помогает припою прилипнуть к поверхности и растекается по ней блестящей пленкой. После этого деталь очень легко припаивается.
Перед началом пайки разогретый паяльник сначала «макают» в канифоль, затем жалом паяльника дотрагиваются до припоя, после чего уже прикасаются к месту спаивания деталей. Количество канифоли здесь играет немаловажную роль и жалеть ее не надо Есть и другие способы нанесения канифоли, например, поднося кусочек к месту пайки, так например лудят вывода радиоэлементов или залуживают провода, всё зависит от конкретного случая.
Флюс
Флюс предназначен для удаления окислов или жировых загрязнений с поверхности металла, улучшения растекания жидкого припоя и для смачивания места пайки.
С помощью флюса вывода радиодеталей залуживаются и паяются очень быстро. Флюсы бывают химически активными (кислотными) и пассивными (нейтральными). Активными флюсами называют те флюсы, в составе которых присутствуют вещества, способные вступать во взаимодействие с металлом, это кислоты, хлористый цинк. При использовании таких флюсов паяльные швы подвергаются коррозии, что конечно же является недостатком этих видов флюсов. Но это не означает что применять такие флюсы нельзя, можно, только после того как закончите работу, плату нужно очистить от этого флюса. Одним из таких флюсов является флюс ЛТИ-120.
Многие радиолюбители применяют нейтральный флюс СКФ, такой флюс состоит из: спирта ~ 60%, канифоли ~ 40% и абсолютно не вреден для печатных плат.
Такой флюс можно изготовить и самому в домашних условиях, для этого берется спирт (70-90%), можно приобрести например в аптеке, и канифоль, ее нужно измельчить. Затем наливаем спирт в небольшую емкость, например в тюбик, и туда насыпаем крошки канифоли, в процентном соотношении примерно 70% спирта и 30% канифоли, затем закрываем пробку и взбалтываем до тех пор, пока канифоль полностью не растворится.
Флюсы бывают для пайки алюминия, нержавеющей стали, латунных, медных и стальных изделий, в виде раствора или порошка. В обычных условиях алюминий с трудом поддается пайке, так как на его поверхности после очистки мгновенно снова образуется оксидная пленка. Поэтому после зачистки место будущего спая на алюминии или его сплавах немедленно заливают заранее расплавленной канифолью. Пайку ведут мощным (не менее 100 Вт) паяльником, используя припой, состоящий из 80% олова и 20% цинка или 95% олова и 5% висмута. Припой набирают на паяльник и переносят на защищенную канифолью поверхность спая. Залуженный таким образом алюминий сравнительно легко поддается спаиванию. К его луженой поверхности можно припаять, например, медные провода.
Паяльная паста
Паяльная паста представляет собой пастообразное вещество, состоит из мельчайших шариков припоя, флюса и различных добавок. Паяльные пасты бывают безотмывочные и водосмываемые, последние содержат активные вещества, частицы которых могут стать причиной коррозии, если не удалить их с поверхности печатной платы.
Паяльная паста в основном применяется для поверхностного монтажа, для чип (SMD) радиодеталей и особенно удобны для пайки в труднодоступных местах. Пайка радиодеталей такой пастой осуществляется с помощью паяльной (фен) или ИК станции. Если вкратце, то технология следующая, сначала наносят капли пасты на места будущего спая, располагают радиодетали и нагревают.
Последовательность действий при пайке следующая:
1. Сначала поверхность платы нужно очистить, обезжирить и высушить. Для ускорения сушки можно воспользоваться феном.
2. Печатную плату необходимо надежно зафиксировать в горизонтальном положении, чтобы компоненты не слетели.
3. Паяльную пасту нужно наносить на печатную плату в местах будущей спайки, добиться чтобы вся паяемая поверхность была смочена пастой.
4. На плату устанавливаются детали: чип резисторы, конденсаторы, микросхемы и пр…
Постарайтесь добиться точного совмещения ножек микросхем и компонентов на печатной плате.
5. В идеале плату нужно подогревать еще и снизу, через пару минут фен устанавливается на температуру 150*C и несильной струей воздуха чтобы не сдуть детали, прогревается паяемая верхняя сторона платы вместе с установленными деталями. Прогрев продолжается до тех пор, пока флюс из паяльной пасты не испарится. Далее фен устанавливается на температуру около 240*C (температура плавления оловянно-свинцовой паяльной пасты около 200*C), и поверхность платы снова прогревается, при этом частицы припоя в пасте должны оплавиться и сформировать аккуратную пайку.
6. После окончания пайки плате нужно дать время остыть, затем можно ее промыть
Паяльный жир и паяльная кислота
Паяльный жир (бывает активным и нейтральным) нужен для тех же целей, что и канифоль, снимать невидимую оболочку-окисел с металла и улучшать пайку. Но если канифоль не справляется с этой задачей и эту оболочку со стали снять не может, то паяльный жир — пожалуйста!
Если металл не хочет лудиться, применяют паяльную кислоту. Преимущества кислоты в том, что она быстрее и качественнее обезжиривает детали для пайки, чем канифоль и жир паяльный.
Недостаток ее в том, что после пайки она еще долго реагирует с металлом, а также является очень неплохим проводником электрического тока, поэтому ее никогда уважающие себя электрики и электронщики не используют, им ни к чему посторонние пути прохождения тока.
Медь, бронзу, латунь можно паять канифолью или флюсом, свинец канифолью не будет паяться, нужно паять паяльным жиром. Если никель, сталь или железо то применяют паяльную кислоту, после пайки остатки кислоты нужно смыть водой. Если есть вариант выбора, то стоит выбирать все таки паяльный жир, т.к. он совмещает в себе преимущества и кислоты и жидкой канифоли (флюса).
Бура
Это высокотемпературный флюс (700-900*С), буру используют как флюс для пайки сталей, чугуна, меди и её сплавов среднеплавкими медными, латунными, золотыми и серебряными припоями. Расплавленная бура растворяет окислы металлов и очищает поверхность спаиваемых деталей. После применения буры при пайке необходимо удалять оставшиеся соли, применяя механическую зачистку.
Бура с борной кислотой при смешивании по весу один к одному образует борный флюс. Нужно перемешать составляющие, тщательно растереть в фарфоровой ступке, нагревая растворить в дистиллированной воде и выпаривать до твёрдого остатка. Для повышения активности флюса в смесь добавляют фтористые и хлористые соли.
Оксидал
Применяется для очистки жал паяльников или для пайки окисленных выводов радиодеталей. Для лучшего действия оксидала паяльник должен быть не менее 40 ватт. Продается оксидал в виде порошка, при работе с ним он выделяет неприятный запах и место около пайки покрывается «инеем». После пайки оксидалом остатки удаляются механическим путем.
Цапонлак
Цапонлак применяют для покрытия печатных дорожек с целью защиты их от внешних воздействий, например для защиты от влаги. Со временем на местах спайки радиодеталей могут появляться микротрещины, а проникновение в трещину паров воды со временем вызывает образование не проводящих тока оксидов. Цапонлак, нанесенный на точку пайки, образует прочную поверхностную упругую пленку и защищает это место от влаги.
Цапонлак бывает разных цветов: зеленого, красного, синего… Наносить его на плату лучше кисточкой или мягкой губкой. Покрывать цапонлаком (и вообще любыми ацетоносодержащими веществами) печатные платы целиком не рекомендую. Для этих целей продаются специальные бесцветные лаки.
Плата, покрытая цапонлаком:
Цапонлак удобно применять для фиксации резьбовых соединений, например чтобы не развинчивалась гайка.
