Не стоит подвергать пасту замораживанию, так как содержащиеся в ней активаторы начинают выделяться, что негативно влияет на эксплуатационные характеристики готового изделия.
Для чего нужны паяльные пасты и какими они бывают?
Спаивание как крупных, так и мелких деталей с поверхностью рабочей печатной платы, в основном, осуществляется с использованием паяльной лампы и специальной паяльной пасты. Состав пасты может существенно различаться, так как она представляет собой вязкую массу, напоминающую по своей консистенции сметану, состоящую из определённых химических веществ, которые обеспечивают высококачественное соединение. В этой статье мы подробно обсудим различные типы паяльных паст и их области применения.
Что это такое и для чего нужны?
Паяльная паста — это вязкая композиция, которая включает в себя припой, флюс, ряд летучих растворителей и специальные клеящие компоненты. Температура плавления, техника работы и способы очистки печатной платы могут варьироваться в зависимости от химического состава флюса и припоя.
Следует помнить, что пайка элементов допускается с использованием любых материалов, если их температура плавления существенно ниже температуры плавления самих деталей. Именно поэтому для обычных бытовых схем в домашних условиях зачастую применяются припой и флюс или кислоты. Паяльные пасты включают в себя два компонента одновременно и множество примесей, что значительно ускоряет процесс пайки. Более того, данные пасты широко используются в производстве электротехнических приборов.
В качестве основного материала припоя, как правило, используются сплавы на основе свинца, олова или серебра, но наибольшее распространение получила бессвинцовая паяльная паста.
Флюс, входящий в состав пасты, выполняет функции обезжиривателя. Кроме того, чтобы добиться качественных результатов, необходим клейкий связующий компонент, который значительно упрощает фиксирование SMD-элементов на платах. При этом, чем больше размеры печатной платы, тем выше плотность размещения элементов, что делает использование пасты для пайки особенно актуальным.
Паяльные пасты нашли широкое применение в различных сферах производства. Их используют для лужения кузовов автомобилей, для поверхностного монтажа, а также при ремонте проводов и пайке светодиодов.
Можно с уверенностью сказать, что паяльная паста стала выгодной и эффективной альтернативой традиционным припоем, если марка пасты и тип флюса были правильно подобраны.
К основным преимуществам паяльной пасты относятся легкость в нанесении и высокая степень чистоты печатной платы, достигаемая за счет точного дозированного нанесения состава. Однако единственным недостатком таких паст является относительно короткий срок годности, который в среднем не превышает полгода. По истечении этого времени состав начинает расслаиваться, и паста теряет свою работоспособность.
Общие условия хранения паяльной пасты
Правильное соблюдение условий хранения и сроков может значительно продлить эксплуатационные характеристики паяльной пасты в течение её обозначенного срока годности. Паяльную пасту, расфасованную в пластиковые банки, картриджи или шприцы-дозаторы, следует хранить в температурном диапазоне от +4 до +10 °C.
Ни в коем случае нельзя подвергать пасту замораживанию, что подразумевает достижение температур, близких к нулю, или переход в отрицательный диапазон. Срок хранения пасты при соблюдении рекомендованных условий варьируется от 3 до 6 месяцев, в зависимости от типа. Хранить банки, картриджи и шприцы с паяльной пастой нужно исключительно в вертикальном положении, с наконечниками шприцов вниз, чтобы избежать возможности расслоения компонентов.
Нарушения условий хранения и транспортировки
Несоблюдение условий хранения и транспортировки паяльной пасты может существенно негативно сказаться на её свойствах при последующем использовании. Это связано с тем, что в состав пасты входят два компонента с разными физическими характеристиками: флюс и припой (которые представляют собой металлические сплавы). Флюсы могут включать в себя до 27 и более различных компонентов. При транспортировке и хранении допускается небольшое расслоение флюса и припоя, где более тяжелые частицы припоя поднимаются на поверхность, вытесняя легкие частицы флюса. Небольшое превышение рекомендованной температуры хранения (до +18 °C) допускается на срок до 4-5 дней.
Перегрев — длительное воздействие высоких температур может привести к значительному расслоению флюса и остальной пасты, образованию толстого верхнего слоя флюса, что в дальнейшем изменит реологические свойства пасты, что, вероятно, приведет к возникновению дефектов во время нанесения. Температура, превышающая 30 °C, может также вызывать химический распад компонентов пасты.
Замораживание — охлаждение паяльной пасты ниже 0 °C может привести к вымораживанию или кристаллизации флюса, что сказывается на его активности и может полностью затруднить смачиваемость паяльной пасты. В любом случае, важно выполнить тесты качества пасты после заморозки перед использованием в производстве конечной продукции.
Повышенная влажность — поскольку паяльная паста обладает гигроскопичностью, она склонна впитывать влагу. Поэтому, следует защищать её от хранения в помещениях с высокой влажностью. Влага может оказать наиболее негативное воздействие на паяльную пасту. Избыточная влага увеличивает окисление припойных шариков, что в свою очередь приводит к более интенсивному расходу активаторов флюса на очистку шариков, нежели на пайку контактных площадок и электронных компонентов (ЭК). Данный процесс может вызвать плохую смачиваемость или её полное отсутствие. Кроме того, попадание влаги может привести к разбрызгиванию припоя и флюса, образованию перемычек и шариков припоя, изменениям положения ЭК при пайке и уменьшению времени удержания ЭК.
Феномен перемычек и образование шариков припоя.
На упаковках паст фирмы KOKI Co.Ltd. используются этикетки, где данные о партии термотрансферно нанесены. В случае нарушения температурного режима краска теряет её четкость и осыпается. Наблюдая за нечеткими надписями на этикетке, вы получаете сигнал о непригодности пасты, что поможет избежать значительных потерь при пайке.
Как пользоваться паяльной пастой?
На сегодняшний день пайка с использованием паяльной пасты считается очень эффективным методом соединения контактов поверхностных микросхем и печатных плат. Однако существуют определённые трудности, связанные с осуществлением этого процесса, которые можно охарактеризовать как сложность технологического выполнения в домашних условиях. Советы и рекомендации специалистов подскажут, как использовать флюс для пайки. Ключевые преимущества технологии включают:
- Возможность нанесения паяльной пасты на печатные платы с очень мелкими деталями и компонентами.
Нанесение паяльной пасты на плату.
- Отсутствие необходимости использовать паяльник с высокой рабочей температурой; можно использовать паяльный фен или паяльники с средними характеристиками.
- Паста также применяется в тех случаях, когда нет других способов обеспечить качественное соединение поверхности.
Общая классификация паст для пайки микросхем и плат
Согласно общепринятым стандартам и регламентирующим документам, допустимо использование следующих компонентов, чтобы знать, как применять паяльный флюс как в домашних условиях, так и на производстве:
- Припои в порошкообразной форме и различных вариантах дробления.
- Флюсовые компоненты.
- Связующие материалы.
- Общие добавки и специальные активаторы.
В качестве компонентов для припоя используются олово, серебро, а также традиционный свинец. Однако применение свинца в последние годы стало постепенно уходить на второй план, и нанесение паяльной пасты через трафарет производится с использованием бессвинцовых компонентов.
Кроме того, нужно учитывать следующее перед тем, как приступить к пайке паяльной пастой: в каждом компоненте присутствует специальный флюс, который играется роль обезжиривателя. В этом контексте SMD-компоненты, используемые в большинстве типовых печатных паст, играют ключевую роль, и срок годности паяльной пасты не превышает шести месяцев из-за наличия активных химических компонентов. Тем не менее, в течение этого срока важно придерживаться правил хранения паяльной пасты в определённых температурных диапазонах, а именно от +2 до +10 °C.
Варианты изготовления паяльных паст
Кроме основных компонентов, технологическая инструкция по применению паяльной пасты предполагает несколько видов и категорий:
- Безотмывочный вариант.
- Отмывной вариант.
- Растворимый вариант, основанный на водной жидкости.
- С содержанием галогенов.
- Без содержания галогенов.
Важно отметить, что свойства паяльной пасты и способы ее использования в разных условиях зависят от наличия основных и вспомогательных компонентов. Тем не менее, во всех пастах, в которых отсутствует водная основа, обязательно имеется канифоль. Для промывки таких паст используются слабые растворители.
Как правильно провести пайку паяльной пастой?
Чтобы получить наилучший результат в процессе пайки, рекомендуется придерживаться ряда правил:
- Тщательно обезжирьте поверхность платы с помощью специализированных препаратов, затем просушите микросхему и плату.
- Фиксируйте платы только в горизонтальном положении во время пайки.
- Равномерно наносите пасту в местах соединений.
- Наносите пасту на ножки SMD-компонентов, кроме основных элементов на рабочей плате микросхемы.
Какую пасту купить
На данный момент одним из самых популярных производителей является компания Mechanic. Их паста продается в виде шприцов и баночек. Температура плавления составляет 180 °C. Хранение пасты рекомендуется в диапазоне температур от 0 до +10 °C.
Стоит отметить, что диаметр шариков может быть менее 20 микрон. Поэтому домашнее изготовление паяльной пасты значительно уступает производственным методам.
С каким флюсом использовать
Спирто-канифольные и паяльные жиры не рекомендуются, так как они создают много дыма и плохо смачивают поверхность шариков, сформировавшихся после нанесения пасты. Лучшими вариантами для использования являются пастообразные флюсы.
Из экономичных вариантов подойдет RMA 223 или его высококачественные аналоги.
Не стоит приобретать флюсы дешевле 4 долларов, так как они имеют низкое качество, плохо выполняют свои функции, дымят и не подходят для пайки BGA.
Одним из отечественных вариантов является флюс Interflux (интерфлюкс) IF 8300.
Из дорогих и проверенных вариантов можно рассмотреть Martin HT00.0017.
Применение
Паяльная паста обычно используется для BGA, SMD, восстановления контактов и пайки разъемов.
Температура плавления зависит от производителя и обычно составляет до 200 °C.
Восстановление контактов возможно благодаря мелким шарикам, которые создают гладкую луженую поверхность при воздействии температуры.
Легко восстанавливаются оторванные или поврежденные участки контактов с помощью пасты.
Пасту можно использовать для пайки практически всего, но стоит учитывать целесообразность. К примеру, пайка проводов может оказаться невыгодной по сравнению с использованием традиционного припоя.
Какие потребуются инструменты?
Для выполнения процесса вам понадобятся следующие инструменты и принадлежности:
- Паяльная лампа или газовая горелка. Это основной инструмент для получения необходимого тепла для плавления припоя. Вы можете использовать спиртовую паяльную лампу или горелку, например, пропановую или бутановую. Важно выбрать подходящий источник тепла в зависимости от размеров и требований вашего проекта.
- Паяльник. Этот инструмент предназначен для нанесения припоя на соединяемые поверхности. Обычно паяльники имеют медный наконечник, который нагревается с помощью лампы или горелки.
- Припой. Это сплав металлов, который плавится при нагреве и используется для соединения медных труб. В зависимости от ваших потребностей, выберите подходящий тип припоя: чаще всего это мягкий припой (содержащий олово) или твердый припой (содержащий серебро).
- Проволока для удаления окислов. Во время пайки может происходить окисление меди, что затрудняет процесс. Проволока из нержавеющей стали или латуни может использоваться для очистки поверхностей от окислов.
- Защитные очки и перчатки. Важно обеспечить свою безопасность во время пайки. Носите защитные очки, чтобы избежать попадания искр или расплавленного металла в глаза. Рекомендуется также использовать перчатки для защиты рук от горячих поверхностей и осколков припоя.
Технология пайки медных труб
Пайка может осуществляться с помощью двух основных видов припоев: мягкого и твердого. Рассмотрим каждый метод более детально.
Мягким припоем
Процесс выглядит следующим образом:
- Сначала необходимо обеспечить чистоту соединяемых поверхностей. Очистите концы труб и фитингов от окислов и загрязнений с помощью наждачной бумаги или шкурки.
- Нанесите флюс.
- Вставьте трубы в фитинги, обеспечивая плотное соединение. Обратите внимание, что мягкий припой плавится при относительно низкой температуре, поэтому важно контролировать нагрев и не перегревать соединение.
- Нагрейте соединение с помощью паяльной лампы или горелки, направляя пламя на место соединения трубы и фитинга. Когда припой начнет плавиться, нанесите его на место соединения, равномерно распределяя вокруг и заполняя зазоры.
- После нанесения дайте соединению остыть и зафиксироваться. Не перемещайте и не подвергайте механическому воздействию соединение до полного охлаждения.
Пайка твердым припоем
Процесс пайки твердым припоем аналогичен, за исключением различий в температуре плавления. Используйте паяльную лампу или горелку для нагрева соединения, а затем нанесите твердый припой. Он должен начать плавиться и равномерно распределяться по соединению.
