Особое внимание процессу очистки флюса следует уделять при использовании составов, содержащих глицерин. Это химическое соединение обладает высокой гигроскопичностью, следовательно, остатки флюса, не подлежащие тщательной очистке, могут способствовать быстрой окисляемости шва, что в свою очередь может негативно сказаться на долгосрочной надежности соединения.
Топ 10: самые лучшие флюсы для пайки
Приветствую всех! В этой статье представляется рейтинг лучших видов флюсов для пайки, который был составлен на основе личных предпочтений и отзывов профессиональных мастеров, занимающихся ремонтом электроники. Многие читатели, вероятно, заметят с облегчением: «Наконец-то! Мастер Пайки начал писать о процессе пайки!». И действительно, за почти четыре года существования блога ни одна серьезная статья на эту тему не была опубликована, несмотря на то что название блога накладывает определенную ответственность. Признаю свою ошибку и намерен исправить ситуацию.
Я планирую публиковать обзоры процессов пайки, инструментов для пайки, паяльные видеоролики и новейшие технологии в сфере пайки. Сегодня же расскажу о моем личном рейтинге десяти лучших флюсов для пайки. Этот список создан на основе опыта и отзывов различных мастеров, работающих с электроникой, и не претендует на исключительность. А теперь давайте перейдем к теме — флюсам для пайки.
Что мы должны знать о флюсе?
Флюс — это специальное вещество, используемое для улучшения качества процесса пайки, которое способствует слиянию двух металлических поверхностей. При нагревании флюс очищает эти поверхности от различных оксидных и жирных пленок. Хороший флюс должен обладать низкой температурой плавления и минимальным удельным весом. Перед расплавлением припоя он должен успевать растворить окислы, не проникая вглубь паяного соединения во время процесса пайки. Кроме того, он должен хорошо растекаться, обеспечивая хорошее смачивание как сварного сплава, так и металла в области соединения.
Наилучшие флюсы для пайки не подлежат выгоранию и при нагреве минимально испаряются. Продукты их разложения и окислы также легко удаляются растворителями. Даже если остатки не были удалены, они не должны вызывать коррозию. Как известно, флюсы для пайки делятся на активные (кислотные) и нейтральные (некислотные). Активные флюсы активно взаимодействуют с широким спектром растворяемых жиров и оксидов. Однако в процессе этого взаимодействия могут выделяться продукты, которые не очень полезны для нашего здоровья.
Нейтральные флюсы считаются более безопасными, но их особенности подготовки поверхности спайки менее ярко выражены. Разнообразие флюсов можно изучить через ГОСТ 19250-73, где изложены их классификации. Как и в случае с любым профессиональным инструментом, каждый вид флюса подходит для определенного набора работ. Я начинаю рейтинг лучших флюсов на основании популярности среди мастеров по электронике.
Пайка SMD деталей в домашних условиях
SMD — это аббревиатура от Surface Mounted Devices, что в переводе означает «компоненты для поверхностного монтажа». Они обеспечивают значительно более высокую плотность монтажа по сравнению с традиционными элементами. Кроме того, производство таких деталей и процесс их монтажа на печатные платы являются более эффективными и экономичными, в частности, при массовом производстве, что обуславливает их возрастающую популярность и постепенное вытеснение традиционных компонентов с выводами.
Монтаж этих деталей описан во множестве статей, доступных как в интернете, так и в печатных изданиях. В одной из своих статей о выборе основного инструмента я уже делал несколько замечаний на эту тему. В настоящее время я хочу дополнить эти сведения.
Надеюсь, что мой материал будет полезен как для начинающих, так и для тех, кто еще не имел дела с такими компонентами.
Выход этой статьи совпадает с первым релизом конструктора от компании Датагор, который включает четыре таких элемента, а процессор PCM2702 имеет очень мелкие ноги. В комплекте с конструкцией предоставляется печатаемая плата с нанесенной паяльной маской, что значительно упрощает процесс пайки. Тем не менее, это не отменяет требований к аккуратности, отсутствию перегрева и заботе о статике.
Инструменты и материалы
Давайте уделим несколько слов рекомендованным инструментам и расходным материалам. Прежде всего, нам потребуется пинцет, острая иголка или шило, кусачки, припой, а также может оказаться необходимым шприц с толстой иглой для нанесения флюса. Поскольку детали очень мелкие, использование увеличительного стекла также может стать настоящей необходимостью. Также потребуется жидкий флюс, желательно безотмывочный и нейтрального состава. В крайних случаях можно воспользоваться спиртовым раствором канифоли, но лучше отдать предпочтение специализированным флюсам, благо выбор их сейчас довольно широк.
В условиях любительского ремонта удобнее всего выполнять пайку таких деталей с использованием специального паяльного фена или, как его еще называют, термовоздушной паяльной станции. В данный момент существует широкий выбор подобных устройств по доступным ценам, благодаря технологиям, которые развивает наша китайская промышленность. Например, я пользуюсь одним из образцов китайского производства с труднопроизносимым названием уже третий год, и за это время он отлично справляется со своей задачей.
Кроме того, вам потребуется и паяльник с тонким жалом. Идеальным вариантом будет, если жало изготовлено по технологии «Микроволна», разработанной немецкой компанией Ersa. Оно отличается от обычных тем, что имеет небольшое углубление, в котором может скапливаться капля припоя. Такое жало снижает вероятность залипания при пайке, особенно когда распайка осуществляется вблизи соседних выводов и дорожек. Совершенно рекомендую поискать и, если повезет, воспользоваться именно таким жалом. Но, если у вас нет возможности заполучить этот замечательный инструмент, вполне подойдет стандартный паяльник с тонким наконечником.
В производственных условиях пайка SMD деталей обычно осуществляется группами с использованием паяльной пасты. На подготовленную печатную плату наносят тонкий слой паяльной пасты на контактные площадки, типично с применением метода шелкографии. Паяльная паста представляет собой мелкий порошок из припоя, смешанный с флюсом, по консистенции напоминающим зубную пасту.
После того как паяльная паста нанесена, робот размещает в необходимых местах соответствующие компоненты. Паяльная паста достаточно липкая, чтобы удерживать детали на месте. Затем плату помещают в печь и нагревают до температуры, превышающей температуру плавления припоя. Флюс начинает испаряться, а припой плавится, обеспечивая надежное соединение всех деталей. После завершения процесса необходимо дождаться полного остывания платы.
Эту технологию можно попытаться воспроизвести в домашних условиях. Паяльную пасту можно приобрести в компаниях, занимающихся ремонтом сотовых телефонов. Также она часто присутствует в магазинах радиодеталей наряду с обычными припоем. Я на практике использую тонкую иглу в качестве дозатора для пасты. Конечно, это не так аккуратно, как делает, к примеру, компания Asus, когда производит свои материнские платы, но что поделаешь, как получилось. Лучше всего, если паяльная паста будет помещена в шприц, и аккуратно выдавливается на контактные площадки через иглу. На фото видно, что я немного переборщил с количеством пасты, особенно с левой стороны.
Теперь посмотрим, что получится в итоге. На обработанные пастой площадки мы укладываем компоненты. В данном случае это резисторы и конденсаторы. Для этого особенно пригодится тонкий пинцет. Лично я считаю удобнее использовать пинцет с слегка загнутыми кончиками.
Разновидности флюсов
С точки зрения химического состава и достигаемого эффекта, флюсы делят на три категории.
- Нейтральные составы – имеют низкую химическую активность и, как следствие, сравнительно низкую эффективность в удалении жировых и оксидных пленок. Нейтральные флюсы в основном применяются для пайки медных компонентов. Они включают такие вещества, как канифоль (и другие смолы растительного происхождения), стеарин и различные виды восков.
- Слабокоррозионные паяльные флюсы – содержат небольшое количество активных веществ и растворителей (спирт, слабые кислоты, вода и жиры). Обязательным компонентом является канифоль, которая снижает коррозионный эффект активных веществ.
- Сильнокоррозионные смеси – содержат высокоактивные и даже агрессивные компоненты (неорганические кислоты, хлориды или фториды). Классическим примером служит паяльная кислота (раствор хлорида цинка или различные смеси на основе ортофосфорной и/или соляной кислоты). Современные производители выпускают такие флюсы в форме гелей и паст с дозаторами. Данные составы следует использовать лишь для серьёзных профессиональных работ (например, для пайки печатных дорожек в телефонной электронике), когда важно полностью удалить остатки оксидных пленок. Несоблюдение технологии нанесения и удаления флюса может привести к повреждению микросхемы и её элементов.
Согласно агрегатному состоянию паяльные флюсы делятся на:
- твердые – к ним относится канифоль;
- порошкообразные – например, бура;
- жидкие – используются паяльная кислота и популярный комбинированный состав ЛТИ 120;
- гели и пасты – к этой категории относятся современные комбинированные флюсы, предлагаемые известными мировыми производителями.
Флюсы классифицируют и по температуре активации действующего вещества: на низкотемпературные (требуется нагрев до температур ниже 450°С) и высокотемпературные (активируются при температуре выше 450°С).
Популярные производители флюсов
Среди российских радиолюбителей и профессионалов наибольшей популярностью пользуются несколько компаний-производителей флюсов.
- Amtech RMA-223 – это китайская гелеобразная смесь, поставляемая в шприцах объемом 10 мл. В её состав входит активированная канифоль. Продукт подходит для пайки в температурном диапазоне от 170 до 220°С, может использоваться для монтажа схем PCB, BGA и PGA. К преимуществам относятся низкая цена, хорошее растекание и отсутствие активных галогенов. Недостатки – низкая активность, значительное количество образующегося дыма и необходимость удаления остатков после пайки.
- EFD 6-142-A Flux-Plus – аналог предыдущего флюса от американского производителя. Благодаря канифоли высокой чистоты и особому составу растворителей, этот флюс не требует удаления после использования и отличается более высокой вязкостью, но и ценой.
- ЛТИ-120 – российский состав на основе канифоли, растворенной в спирте. В качестве вспомогательных компонентов используют диэтиламин и триэтаноламин. Характеризуется как бессмывной, однако для его удаления лучше всего использовать спирт или бензин. Благодаря добавкам хорошо очищает поверхность, однако при его использовании могут выделяться вредные и неприятно пахнущие газы, что требует хорошей вентиляции в рабочем пространстве.
- PPD PD-18 – высокоактивная паста производства Китая, обладающая высокой растекаемостью при нагреве и эффективностью очистки большинства поверхностей. Главный недостаток — обилие дыма, выделяющегося при использовании.
- Серия ЗИЛ – отечественные флюсы на основе хлористого цинка, соляной кислоты, аммония, железа и воды. Отличаются высокой активностью, но при этом требуют осторожности при хранении и соблюдении правил безопасности во время использования.
- Interflux IF 2005M – специализированный состав бесплатно от канифоли, выпускаемый бельгийской компании Interflux. Не требует смывания, свободен от галогенов и может использоваться как со свинцовыми, так и бессвинцовыми припоями. Поставляется в форме спрея или пены. Главный недостаток – высокая цена, достигающая 2000 рублей за тюбик обьемом 35 мл.
Требования к флюсу при пайке BGA
Главной задачей данного паяльного материала в процессе пайки, особенно BGA элементов, является удаление оксидов металлов и оксидных пленок на этапе подготовки паяемого участка.
Качественный флюс должен обеспечивать хорошее растекание припоя (уменьшая поверхностное натяжение) и предотвращать повторное окисление подготовленной поверхности.
Рабочая температура флюса должна быть меньше, чем температура плавления припоя, из которого изготавливаются выводы микросхемы.
Для чипов, оснащенных оловянно-свинцовыми выводами, ликвидус (температура полного расплавления) в большинстве случаев начинается от 179ºC.
На фото: паяльный флюс, нанесённый на печатную плату.
Флюс должен начать действовать при температуре, значительно ниже для того, чтобы все оксиды были устранены с поверхности во время полного расплавления припоя.
К важным требованиям следует добавить, что флюс не должен закипать и выделять канцерогенные испарения.
Легкость удаления остатков флюса или отсутствие необходимости в отмывке — свойства, которые специалисты считают обязательными, особенно при пайке микросхем с шариковыми выводами.
В идеале, флюс должен полностью испаряться к моменту пайки микросхемы или, по крайней мере, оставаться химически инертным и действовать как диэлектрик.
В случае реболлинга требования к легкости очистки менее строгие, поскольку в этом случае проще удалить флюс с помощью специальных отмывочных жидкостей с открытым доступом к месту пайки.
Примеры флюсов, предназначенных для пайки чипов BGA
Итак, как выбрать паяльный флюс для монтажа и реболлинга BGA микросхем? Ниже приведены примеры материалов, которые соответствуют большинству характеристик, описанных в статье, и успешно прошли испытания в условиях практической эксплуатации.
Первый пример – высококачественный флюс для ремонта и пайки. Остатки прозрачные, что позволяет легко контролировать качество. Не содержит галогенов. Представляет собой желтоватую пасту с вязкостью — 6600±10 % мПа·с. Заявленный срок хранения без потери свойств составляет 12 месяцев при температуре ниже 10ºС.
Второй примеры — клейкий флюс TF-A254, который незаменим для пайки и реболлинга BGA микросхем в мобильных телефонах, ноутбуках и других цифровых устройствах. Важно отметить, что флюс TF-A254 необходимо удалять с использованием специализированных отмывочных жидкостей, рекомендуем Vigon®. Уникальные технологические свойства флюса TF-A254 позволяют выполнять пайку даже в условиях, когда предварительное прогревание было недостаточным, что могло привести к недостаточному уровню нагрева.
Надеюсь, что нам удалось осветить все важные аспекты выбора флюса при пайке BGA корпусов. Обращаю внимание, что в последнее время всё большую популярность приобретают технологии microBGA, где расстояние между выводами еще меньше, и требования к флюсам, как и к другим паяльным материалам, становятся более строгими.
Вы всегда можете обратиться за консультацией при выборе нужного флюса для решения задач вашего производства, позвонив по телефону
8 (495) 135-13-11.
Что такое паяльный флюс и зачем он нужен?
Любой начинающий мастер в области ремонта и разработки электронного оборудования, а также опытный пользователь, который хотя бы раз пробовал припаять провода или компоненты на плате с незалуженными контактами без применения флюса, со временем осознаёт сложности, возникающие в процессе. Припой оказывается крайне сложно прикрепить к выводам компонентов и контактным площадкам. Даже если соединению удается держаться, оно остается хрупким и обладает высоким электрическим сопротивлением. Причина этого напрямую связана с несколькими факторами. В числе важных причин — оксидный слой: медные контактные площадки на печатной плате окисляются под воздействием воздуха и содержащейся в нём влаги. Этот тончайший слой, состоящий из смеси оксидов и гидроксидов меди, препятствует нормальному смачиванию припоя на спаемых поверхностях. Непосредственно на качество прилипания влияет и состав самого припоя.
И вот тут на помощь приходит паяльный флюс. Его химический состав подготавливает проводники и поверхности печатных плат, а также выводы радиодеталей, очищая их от пленки оксидов. Более того, флюс способствует диффузии молекул припоя в зоне кристаллической решетки меди или другого спаиваемого металла, обеспечивая надежное соединение с высокой прочностью, стойкостью к повреждениям в условиях механического или температурного воздействия. Он также создает защитный барьер, который предотвращает попадание кислорода из окружающей среды в зону пайки, тем самым не позволяя формироваться новому оксидному слою, который может образоваться достаточно быстро из-за процессов окисления, активируемых высокими температурами.
Виды флюсов и сфера их применения
В этом разделе рассмотрим наиболее универсальные и популярные на сегодняшний день типы флюсов, включая их состав, рекомендуемый припой для обеспечения максимального качества пайки и область их применения. Также кратко обсудим флюсы, которые чаще всего используются не для пайки радиоэлектронной аппаратуры, а, например, при сварке черных металлов. Мы не будем касаться флюсов, применяемых для высокотемпературной пайки (500°C и более), таких как тетраборат натрия (бура), так как это выходит за рамки данной статьи. Наша цель — охватить все виды материалов, которые подлежат пайке.
Канифоль и флюсы на её основе
Канифоль представляет собой затвердевшую смолу, получаемую из хвойных деревьев, а также некоторых других пород. Её получают методом нагревания жидкой смолы с последующим испарением терпеновых компонентов (скипидар) и других летучих веществ. Она состоит из сложной смеси различных смоляных и жирных кислот и может иметь цвет от светло-желтого до черного.
Человек использует канифоль на протяжении длительного времени. Изначально она использовалась для защиты деревянных конструкций от гниения: расплавленной канифолью пропитывали элементы зданий и корабельные конструкции. На начальных этапах развития машиностроения применялась для повышения сцепления ремней и шкивов в механизмах трения. Сегодня она широко употребляется в химической промышленности при производстве красок и лаков, в профессиональной деятельности для натирания смычков музыкальных инструментов, а также — в спорте, для улучшения сцепления рук с снарядами, и, конечно же, в качестве флюса.
Действие канифоли обусловлено наличием в её составе кислот. При расплавлении активность смол и жирных кислот повышается, что приводит к растворению оксидного слоя на поверхности спаиваемых деталей. Также, обволакивая область пайки, она препятствует попаданию кислорода и влаги из окружающей среды и тем самым предотвращает повторную оксидацию.
Канифоль относится к категориям слабоактивных флюсов и оптимально подходит для работы с металлами, схватывающими оловянно-свинцовый припой, такими как медь и её сплавы, серебро, золото, и помогает при незначительном оксидировании. Пайка черных металлов, алюминия, а также специальных сплавов с высоким удельным сопротивлением (например, нихром, манганин, константан) с её помощью практически невозможна или связана со значительными трудностями. В большинстве случаев смывание остатков и солей хитиновой и жирной кислоты не требуется. Работы рекомендуются вообще с использованием низкотемпературных припоя, поскольку под высоким температурным воздействием активность канифоли снижается. Канифоль наносится исключительно с помощью жала паяльника.
В связи с появлением более современных флюсов, канифоль в чистом виде практически не используется в производстве электронной техники.
| Канифоль | |
| Состав | Хвойные и жирные кислоты растительного происхождения |
| Активность | Нейтральный |
| Применимость | Медь, сплавы меди, серебро, золото |
| Рекомендуемый припой | Оловянно-свинцовый припой |
| Температура пайки | 200°C |
| Смывка | Не требуется |
