Паяльная паста с оловом если. Как правильно пользоваться паяльной пастой

Михаил Нижник , генеральный директор, ООО «Группа МЕТТАТРОН»

Автор обобщает сведения о свойствах и поведении паст при пайке, опираясь на обширный опыт работы с паяльными пастами фирмы «KOKI» . Статья будет интересна технологу, работающему на линии поверхностного монтажа.

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

Таблица 1. Классификация флюсов

Активность флюса (% содержание галогенов)	Канифольные Rosin (RO)	Синтетические Resin (RE)	Органические Organic (OR)	Необходимость отмывки
Низкая (0%)	ROL0	REL0	ORL0	Нет
Низкая (<0,5%)	ROL1	REL1	ORL1	Нет
Средняя (0%)	ROM0	REM0	ORM0	Рекомендуется
Средняя (0,5 – 2,0%)	ROM1	REM1	ORM1	Рекомендуется
Высокая (0%)	ROH0	REH0	ORH0	Обязательно
Высокая (>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. Это объясняется более высокой химической активностью остатков флюса. Таким образом, паяемость и надежность, в большинстве случаев, - взаимоисключающие факторы.

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. Поскольку активирующее действие органических кислот гораздо слабее, чем у галогенсодержащих компонентов, стараются ввести в систему флюса пару десятков относительно активных органических кислот.

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. Благодаря высокой температуре активации, безионный активатор в сочетании с тщательно подобранными органическими кислотами делает активацию на стадии оплавления более длительной. В результате паяемость улучшается не в ущерб надежности.

Вот примеры популярных типов паст:

• паяльная паста для высокоскоростной печати;
• паяльная паста с высокой смачивающей способностью;
• паяльная паста для автоматического внутрисхемного тестирования;
• универсальная паста с чрезвычайно длительным временем жизни на трафарете.

Таблица 2. Жизненный цикл паяльной пасты на производстве

Стадии жизненного цикла пасты	Контролируемые характеристики
Хранение	Неизменность вязкости и паяемости
Нанесение пасты	Тонкая печать с шагом 0,5 мм и сверхтонкая - с шагом 0,4 мм. Время жизни после нанесения. Растекаемость пасты. Отделяемость от стенок апертур трафарета. Скорость печати (нормальная - до 100 мм/с, скоростная - 200 мм/с и более). Тиксотропный индекс (изменение вязкости в процессе оплавления). Полнота заполнения апертур. Размазываемость пасты по трафарету (паста должна образовывать плотный валик перед ракелем).
Монтаж компонентов	Клейкость. Стойкость пасты к осадке (растеканию).
Оплавление	Образование перемычек (короткие замыкания). Наличие частиц припоя в остатках флюса. Выворачивание и отрыв компонентов (tombstoning). Смачиваемость (образование галтели припоя).
Контроль качества	Остатки флюса должны обеспечивать бесперебойную работу АОИ - автоматической оптической инспекции. Для паяльных паст, предназначенных для последующего ICT-контроля, остатки флюса должны быть пластичными и оставаться на зондах.
Качество отмывки	При необходимости отмывки от остатков флюса она должна быть полной, без белого налета.

СОСТАВ ПАЯЛЬНЫХ ПАСТ

Паяльные пасты состоят из припоя и флюса (см. рис. 2). При выборе комплекса припой + флюс для паяльной пасты учитывают характеристики, приведенные на рис. 3.

Порошок припоя

Для производства порошка припоя используют методы газового и центробежного распыления. Особенности метода газового распыления:

Получение частиц малого размера;

Легкость управления процессом образования окисной пленки на поверхности частиц;

Низкий уровень окисления частиц припоя.

Полученные частицы порошка припоя имеют размеры 1–100 мкм. На распределение размеров частиц припоя и их диаметр влияет скорость подачи припоя, скорость вращения шпинделя и содержание кислорода.

Рис. 4. Получение порошка припоя газовым распылением

Порошок получают в емкости высотой около 5 м и диаметром 3 м, которая заполнена азотом и кислородом очень малой плотности (см. рис. 4). Слитки припоя плавят в тигле, расположенном в верхней части резервуара. Расплавленный припой капает вниз на шпиндель, вращающийся с большой скоростью. Когда капли припоя попадают на шпиндель, происходит разбрызгивание припоя в направлении стенок резервуара, при этом припой приобретает сферическую форму и затвердевает до того, как эти частицы достигнут стенки резервуара.

Рис. 5. Степень окисления частиц припоя в зависимости от их размера

Затем порошковый припой попадает на сортировочное сито, где лучше всего использовать метод двойной сортировки порошка припоя. На первой стадии порошок сортируют струей азота от воздуходувки. При этом отсеиваются частицы с размерами меньше нужного. Затем порошок идет на сито, где задерживаются частицы с размерами, превышающими заданные величины.

Паяльные пасты с размером частиц 20–38 мкм применяются при монтаже печатных плат с шагом апертур трафарета до 0,4 мм, а с размером 20–50 мкм - для шага от 0,5 мм.

На качество порошков влияют два фактора.

Распределение размера частиц влияет на реологию паяльных паст, печать, растекаемость, характер отделения от трафарета и показатели осадки паст. Минимальный размер апертур трафарета зависит от минимального размера контактных площадок на печатной плате, при этом максимальный размер апертуры меньше или равен размеру контактной площадки. Нужный размер частиц подбирайте из расчета, что в самую маленькую апертуру трафарета должно гарантированно уместиться не менее 5 частиц припоя, как показано на рис. 12.

Флюс

Второй компонент паяльной пасты - это флюс. Роль флюса в паяльных пастах та же, что и при пайке «волной припоя», или селективной пайке. Флюс должен:

Удалить оксидную пленку и предотвратить повторное окисление в процессе пайки. Металлические поверхности в условиях высоких температур при оплавлении быстро окисляются. Твердые компоненты флюса при этих температурах размягчаются и переходят в жидкое состояние, покрывая и защищая спаиваемые поверхности от повторного окисления. Флюс восстанавливает металл и удаляет оксидную пленку с поверхности контактов электронных компонентов, финишного покрытия печатной платы и поверхности порошка припоя;

Удалить загрязнения. Впрочем, флюс не справится с большим количеством пото-жировых отпечатков, поэтому лучше плату брать в руки в перчатках;

Обеспечить стабильность вязкости пасты, требующуюся при печати и оплавлении.

Основные флюсующие компоненты и их роль указаны в таблице 3.

Таблица 3. Основные флюсующие компоненты и их роль

Группа	Вещества	На что влияют	Пояснение
Активаторы	Аминхлоргидрат. Органические кислоты и т.д.	Активирующая способность (паяемость). Надежность (поверхностное сопротивление остатков флюса, уровень электромиграции и коррозии). Срок хранения.	Именно эти компоненты в основном обеспечивают эффективное удаление окислов. Активаторы не только размягчают и переводят в жидкую форму древесные смолы, они также смачивают поверхность металла и реагируют с окислами.
Канифоли	Древесная канифоль. Гидрированная канифоль. Диспропорционированная канифоль. Полимеризующаяся канифоль. Канифоль, денатурированная фенолом. Канифоль, денатурированная эфиром.	Печать. Паяемость. Стойкость к осадке. Клейкость. Цвет остатков флюса. Контролепригодность.	Эти виды канифоли размягчаются на стадии предварительного нагрева (температура размягчения 80–130°С) и растекаются по поверхности частиц припоя и по подложке. Фирма «KOKI» обычно использует натуральные древесные канифоли. В зависимости от вида обработки они имеют различный цвет (чаще всего желтый или желто-оранжевый), активирующую способность и температуру размягчения. Для управления технологическими свойствами (осадкостойкостью, клейкостью и т. д.), а также свойствами остатка (его цветом, пластичностью, способностью обеспечивать тестируемость схемы) обычно в состав флюса входит не менее 2–3 различных видов канифоли.
Тиксотропные материалы	Пчелиный воск. Гидрированное касторовое масло. Алифатические амиды.	Четкость печати. Вязкость. Тиксотропность. Стойкость к осадке. Запах. Отмываемость.	Эти компоненты позволяют обеспечить стойкость пасты к напряжениям сдвига, возникающим в процессе печати и установки компонентов на плату, и восстанавливают вязкость пасты после нанесения ее на подложку. Дополнительные компоненты обеспечивают легкое отделение пасты от трафарета, что улучшает качество печати.

Рассмотрим теперь факторы, влияющие на качество печати.

Рис. 6. Факторы, влияющие на качество печати

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.

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.

Трафареты

Способы изготовления трафаретов (см. рис. 7):

Химическое травление;

Лазерная резка;

Гальванопластика.

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. Эта проблема легко решается путем электрополировки трафаретов, которая убирает шероховатость со стенок апертур, что позволяет использовать такие трафареты при размере апертур до 0,2 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).

Рис. 8. Чем тоньше шаблон, тем меньше сдвигается паста при отделении от подложки

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. 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

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.

Качество работы электронной техники в большой мере зависит от прочности соединения компонентов схем c печатными платами. Хорошее спаивание обеспечивает паяльная паста. Эта смесь выполняет несколько функций.

Пастообразная масса содержит припой, фиксирующие вещества и флюс. Для создания консистенции в пасту вводят растворители, стабилизаторы, вещества для поддержания стабильной вязкости, активаторы.

Припойная компонента может быть представлена эвтектическими сплавами из свинца и олова, содержание которого составляет 62-63 %, с добавлением серебра или без такого. Иногда припой представлен бессвинцовыми сплавами из олова (95,5-96,5 %) и серебра с добавками или без добавок меди.

Большое значение имеют размеры частичек вязкой массы, в зависимости от которых для нанесения следует использовать трафарет либо дозатор для паяльной пасты. Оба способа реализуются без паяльника.

Если частицы имеют круглую форму, можно применять и трафарет и дозатор. Сферические крупицы обычно получаются вследствие пульверизации припойной компоненты при получении паяльной пасты.

Размеры и форма частиц обуславливают возможные сложности применения.

Паяльная паста с очень маленькими частицами в связи с большой поверхностью соприкосновения с воздухом может быстро окисляться. Мелкие крупинки могут образовывать шарики из припойной массы. Очень крупные круглые частицы, крупинки неправильной формы склонны закупоривать трафарет.

Согласно размерам и форме частиц паяльные пасты подразделяются на 6 типов. Выбор нужно осуществлять с учетом шага вывода и размерами окон трафарета.

Флюс, как составляющая припоя

Классификации подлежат также флюсовые компоненты. Существует 3 вида флюсов в составе паяльных паст:

• канифольные;
• водосмываемые;
• безотмывные.

Канифольная группа флюсов представлена активированными, умерено активированными и совсем неактивированными композициями. Паяльные флюсы, не подвергавшиеся активации, проявляют самую маленькую активность.

Наибольшее распространение получили флюсы со средней активностью. Они хорошо очищают поверхность, растекаются по ней, смачивают соединяемые детали. Однако они могут вызывать коррозию. Поэтому после пайки рабочую зону нужно отмывать специальными растворителями или горячими водными растворами.

Паяльные флюсы, подвергавшиеся значительному активированию, применяют для сильно окисленных деталей. После пайки рабочее место отмывают органическими смесями со спиртом.

Водосмываемые флюсовые композиции изготовлены на основе органических кислот. Они обладают большой активностью, способствуют образованию хорошего шва, но требуют обязательного отмывания очищенной горячей водой.

Не нужно отмывание при работе с флюсами, сделанными из синтетических или натуральных смол. Даже если после пайки на поверхности будут присутствовать остатки, это не навредит изделию.

Остаток не проводит ток, устойчив к окислению. Его можно не отмывать. При желании промывание можно сделать специальными растворителями или горячими водными растворами.

Реологические особенности

Важными характеристиками паяльных паст для поверхностного монтажа являются вязкость, клейкость, длительность периода сохранения свойств, способность создавать объемное соединение на плате.

Знание количественных показателей реологических свойств позволяет правильно выбрать принтер для нанесения паяльной пасты, который сможет рационально дозировать порции.

Наносят пасту с учетом склонности к увеличению вязкости пастообразной массы. Уменьшение вязкости происходит при повышении температуры. Чтобы успешно паять паяльной пастой, нужно периодически к массе добавлять новые порции и контролировать показания температуры в рабочей зоне. Это можно легко делать при использовании автоматов для трафаретной печати, оснащенных термодатчиками.

На многих упаковках с импортными пастами указывают «время жизни». Значение определяет интервал времени с момента распечатывания банки до окончания пайки, в течение которого реологические свойства останутся неизменными.

Если показатель невысокий, для получения качественного соединения работать придется оперативно. Сейчас в продаже имеются смеси, со «временем жизни» 72 часа. С такими средствами можно работать не спеша.

Важной характеристикой является клейкость паяльной пасты, которая отображает способность детали удерживаться на плате до начала работы.

Некоторые пасты могут фиксировать электронные компоненты более суток, что удобно при монтаже больших плат. Составы с низкой клейкостью способны удерживать элемент 4 часа.

В продаже имеется большой ассортимент паяльных паст, часть из которых продается в шприце для ручного или автоматического дозирования, другие – в банках, картриджах.

Продукция в банках предназначена для станков трафаретной печати. Сделаны они из металлических листов с большой скрупулезностью, что позволяет вырезать на плате ячейки для нанесения паяльной пасты с точностью до 0, 1 мм.

Специальные виды трафаретов могут регулировать толщину нанесения пастообразной массы. Станки могут работать как в ручном, так и в автоматическом режимах. Дорогостоящие модели дополнительно оснащены системой очистки трафаретов, что значительно увеличивает производительность работ.

Условия хранения

На многокомпонентные паяльные смеси влияют внешние факторы. Условия, выполнение которых требуется для правильного хранения, указывают на упаковке. С ними следует ознакомиться и неукоснительно соблюдать.

Обязательно указывают не только температуру, пригодную для хранения, но и диапазон ее возможных отклонений.

Обычно, при температуре хранения, превышающей 30 ℃, смесь необратимо ухудшается. Очень холодное окружение может ухудшить выполнение функций активаторами, содержащимися в припое или термопасте.

Большое значение имеет время, через которое паста приобретает комнатную температуру. Важно знать:

• как долго ее нужно перемешивать;
• какая температура и влажность воздуха должны выдерживаться при использовании пасты;
• сколько ее можно хранить при указанных условиях.

При влажном воздухе в паяльной массе из-за впитывания воды могут появляться шарики припоя. Срок, условия хранения паяльных паст отличаются, зависят от состава. Ели выполнять указания производителей, то качество пайки будет соответствовать ожиданиям.

Для водопроводных систем

Совершенно отдельную группу составляют пастообразные композиции, предназначенные для монтажа паяльником фитингов из меди и ее сплавов в системах водоснабжения. К этим составам предъявляются особые требования, которые строго регламентирует ГОСТ.

Ни один из компонентов пасты не может быть токсичным. Флюс должен полностью исключить окисление шва, попадание продуктов коррозии в воду.

Пасты для водоснабжения абсолютно не подходят для работы с электронными схемами по многим причинам, в частности потому, что к ним, для увеличения прочности соединения, часто добавляют медь или серебро. В электронике такие композиции не находят применения.

Любой вид электронной техники - это совокупность печатных плат и схем, без которых функционирование электроники невозможно. Прочность и надежность паяльных соединений на этих поверхностях зависят не только от профессионализма работника, исправности станка, но и от используемого вещества для пайки, соблюдения правил его эксплуатации и условий хранения.

Общие сведения

Паяльная паста представляет собой пастообразную массу, которая состоит из множества маленьких частиц припоя сферической формы, флюса и разных добавок. Зачем она нужна и что с ней делать?

Пасты паяльные используются для поверхностного монтажа электронных компонентов методом пайки на печатных платах, гибридных интегральных схемах, подложках из керамики. После нанесения на поверхность состав сохраняет активность в течение нескольких часов. Сфера применения - промышленность.

Какой должна быть

Паяльная паста должна соответствовать определенным требованиям:

• не окисляться;
• быстро не распадаться на слои;
• сохранять свойства вязкости и клейкости;
• оставлять исключительно удаляемые отходы после пайки;
• не разбрызгиваться при воздействии источника нагрева с высокой концентрацией;
• не оказывать отрицательное влияние на плату с технической точки зрения;
• поддаваться воздействию традиционных растворителей.

Характеристики

Форма и габариты частиц припоя

От характеристик частиц припоя зависит то, каким образом будет осуществляться нанесение паяльной пасты на поверхность. Составы с маленькими частицами к окислению склонны значительно меньше. К тому же, если вещество для пайки имеет крупные частицы нерегулярной формы, это грозит закупоркой трафарета, следовательно, процедура нанесения потерпит крах.

Удельный вес метала в составе

Этот показатель определяет толщину оплавленного припоя, от него зависит степень осадки и растекания вещества для пайки. Толщина соединения после оплавления находится в прямой зависимости от удельного веса металла в составе пасты: чем его процентное содержание выше, тем больше толщина соединения после того, как осуществлено оплавление паяльной пасты. От концентрации металла также зависит и выбор способа нанесения. Так, если паяльная паста содержит его в объеме 80%, наносить ее следует трафаретным способом, если 90% - дозированием.

Тип флюса в составе пасты

Влияет на уровень активности вещества, наличие необходимости отмывки. В зависимости от метода удаления флюсовых остатков различают три группы флюсов:

• Канифольные. Основным составным элементом является очищенная натуральная смола, которая добыта из древесины сосны. Канифольные флюсы делятся на неактивированные, среднеактивированные и активированные слабокоррозионные. Для первых свойственны минимальные показатели активности, вторые достаточно легко поддаются очистке, обеспечивают хорошее смачивание и растекаемость припоя, третьи характеризуются наибольшими показателями активности и низким уровнем спроса.
• Водосмываемые. Содержат органические кислоты. Применение водосмываемого активного флюса является гарантом получения хорошего результата пайки, при этом существует необходимость отмывки деионизированной водой, имеющей температуру 55-65 градусов.
• Безотмывные. Не нуждаются в отмывке. Произведены на основе смол натурального и синтетического типа. Удельный вес смолы в составе таких флюсов составляет 35-45%. Проявляют среднюю активность, их остатки после пайки не являются коррозионными и проводящими, а концентрация твердых осадков может достичь максимум 2%.

Свойства

Вязкость

Это не что иное, как густота паяльного пастообразного вещества. Паста наделена способностью изменения степени своей вязкости при воздействии нагрузки механического типа. Определить ее можно с помощью специальных приборов: вискозиметров Брукфилда и Малкома. Как правило, этот показатель указывается методом маркировки.

Осадка

Паяльные пасты обладают способностью увеличиваться в размерах после, того как отпечаток нанесен на поверхность. Рассматриваемый показатель должен находиться на низком уровне, поскольку значительное увеличение размеров отпечатка паяльной пасты является причиной образования перемычек.

Время сохранения свойств

Находит свое отражение в таких показателях, как наибольшее время пребывания вещества на трафаретке до нанесения или после нанесения, которое не влечет за собой деградацию свойств. В большинстве случаев значение первого параметра находится в пределах 8-48 часов, второго - 72 часа. Фиксируются эти показатели производителем на упаковке. Причем может быть указан как один параметр (любой из двух), так и оба.

Клейкость

Идентифицирует возможность паяльной пасты удерживать SMD-компоненты на своих местах после инсталляции их на поверхность и до паяльной процедуры. Степень клейкости свидетельствует о «жизнеспособности» пасты и определяет ее срок годности. Вычисляется посредством реализации специального теста, при котором используется традиционный тестер, способный измерять силу, необходимую для передвижения элемента определенных весовых параметров с площади пастообразного вещества тех или иных размеров.

Наличие клеистой способности и ее уровень зависят от типа паяльной пасты. В среднем же время удержания находится в диапазоне 4-8 часов, в то время как максимальный показатель, который характерен для ряда паст, может достигать 24 часов и более.

Паяльная паста: как пользоваться

Правила эксплуатации условно можно разделить на три блока:

1. Общие условия использования:

• помещение, где производятся паяльные работы, должно быть чистым, не являться источником или местом сосредоточения пыли или каких-либо иных загрязнений;
• в целях индивидуальной защиты использовать защитные очки для глаз и перчатки для рук;
• для отмывки уже нанесенной пасты с поверхности платы применять изопропиловый спирт или другие вещества-растворители.

2. До вскрытия упаковочной тары:

• поместить пасту в помещение, в котором температурный режим находится в пределах 22-28 градусов, а влажность - 30-60%;
• перед тем как открыть упаковку, выдержать пасту при комнатной температуре как минимум пару часов, при этом прибегать к применению искусственных способов разогрева вещества категорически запрещено;
• в процессе работы паяльное вещество следует регулярно перемешивать.

3. После вскрытия упаковочной тары:

Способы нанесения

Паяльные пасты могут быть нанесены двумя способами: каплеструйным и трафаретным. Первый основан на использовании диспенсеров, а второй - на применении трафаретных принтеров.

Каплеструйный метод

Диспенсерная печать - способ нанесения паяльного вещества посредством его «выстреливания» при практически комнатных температурных показателях (около 30 градусов) из картриджа через эжектор на печатную плату именно в то место, в которое следует нанести пасту, исходя из схемы платы. Картридж находится в постоянном движении, следуя по ординате и абсциссе над поверхностью печатной платы. От него зависит правильность нанесения паяльного слоя. Картридж останавливается именно там, где нужно, и точно в то время, когда нужно, благодаря исправно функционирующей приводной системе. В домашних условиях могут использоваться не эжектор и картридж, а другой дозатор паяльной пасты - шприц.

Трафаретный метод

Пользуется наибольшей популярностью, подразумевает нанесение пасты на паяльную поверхность посредством продавливания через апертуры в трафаретном полотне специально предназначенным инструментом - ракелем. При этом ракель совершает перемещательные движения по поверхности трафарета в горизонтальном положении.

Пошаговая инструкция при трафаретном методе:

• Шаг 1. Зафиксировать паяльную поверхность (плату) в рабочей зоне.
• Шаг 2. Совместить с абсолютной точностью паяльную плату и трафарет.
• Шаг 3. Выдавить или нанести необходимое количество паяльной пасты на трафаретное полотно.
• Шаг 4. Нанести пастообразное вещество через трафарет, используя ракель.

• Шаг 5. Проверить качественные характеристики нанесения паяльного вещества.
• Шаг 6. Снять паяльную поверхность.
• Шаг 7. Произвести очистку трафарета.

Условия хранения

Паяльные пасты требуют не только соблюдения правил эксплуатации, но и особых условий хранения, основные среди них следующие:

Температурный режим

Паяльные пасты чувствительны к существенно низким и высоким показателям температуры. Учитывая то, что в основе содержатся два материала различной плотности (флюс и припой), считается возможным естественный процесс расслоения флюса и других составных элементов паяльного вещества, а также возникновение тоненького слоя флюса над поверхностью. Нахождение пасты под воздействием высоких температур продолжительное время приводит к значительному расслоению флюса и оставшейся пасты, является причиной образования толстого приповерхностного слоя флюса. Что же получается в результате? А получается, что паста паяльная лишается своих свойств, а, следовательно, нанесение ее на поверхность будет дефективным. Температурный режим, показатели которого выше 30°С, и вовсе спровоцирует химическое разложение паяльного вещества.

При воздействии низких температурных показателей паста теряет свою смачивающую способность, поскольку активаторы флюса частично или полностью переходят в осадок. Составы некоторых производителей все же можно хранить при температуре от -20 до +5°С.

Воздействие влаги

Наиболее пагубное воздействие на паяльную пасту оказывают не низкие и высокие температуры, а влага. Если уровень влажности повышен, припойные шарики, находящиеся в составе пасты, начинают окисляться быстрыми темпами, что приводит к трате активаторов флюса с целью произведения очистки шариков, а не на паяемые поверхности, как это должно быть. При попадании влаги паста растекается, образуются перемычки и шарики припоя, разбрызгивается флюс/припой, смещаются электронные компоненты в процессе пайки, уменьшается время удержания компонентов электронного типа.

Можно ли сделать в домашних условиях

Может ли быть создана паяльная паста своими руками дома? Конечно, да!

Рецепт 1

Ингредиенты: пальмоядровое масло, хлористый аммоний (5-10%), солянокислый анилин.

Способ приготовления: хлористый аммоний и солянокислый анилин смешать с пальмоядровым маслом до получения однородной пастообразной массы.

Рецепт 2

Ингредиенты: масло растительного происхождения (100 г), жир говяжий (300 г), канифоль натуральная (500 г), хлористый аммоний (100 г).

Способ приготовления: масло, жир и канифоль расплавить в широкой фарфоровой чашке на водяной бане. Растереть аммоний в порошок и добавить в смесь. Тщательно перемешать до получения пасты.

Рецепт 3

Ингредиенты: хлористый аммоний (100 г), масло минеральное (900 г).

Способ приготовления: растереть ингредиенты в ступе из фарфора. Хранить в стеклянном сосуде закрытого типа.

Всем привет.

Сегодняшний обзор будет посвящен паяльной пасте MECHANIC XG-50 (XG-500), приобретенной мною на просторах eBay. Желание обзавестись пастой для пайки было у меня давно, но поскольку в ассортименте моего инструмента не было и паяльного фена, то эта покупка постоянно отодвигалась на задний план. Но после того, как я наткнулся на бюджетный технический фен, было принято решение о приобретении совместно с ним и паяльной пасты. Выбор был сделан спонтанно, в основном опираясь на данные со страничек продавца, и пал на пасту MECHANIC XG-50.

Несмотря на случайность выбора, продавец сработал оперативно и отправил посылку в день совершения заказа. К тому же на нее был предоставлен трек, правда, не полноценный - отслеживался он только по территории Китая. Если кому-то интересно как это было, то информацию по перемещению можно посмотреть .

Спустя примерно месяц после совершения заказа, в местном почтовом отделении мне выдали небольшой конвертик внутри которого и находилась заказанная мною паяльная паста. На более-менее качественную упаковку продавец поскупился, баночка с пастой не была обмотана даже пупыркой.

Поставляется паста в пластиковой баночке с красивой яркой полиграфией. Помимо надписей на крышечке можно увидеть голографическую наклейку с изображением какого-то мужика, подтверждающую тот факт, что паста подлинная (теоретически):

Здесь же красуется надпись «For export», а сама крышечка надежно зафиксирована на баночке при помощи термоусадочной пленки.

Если перевернуть баночку, то на нее дне можно узнать дату изготовления пасты и ее срок годности. Все паяльные пасты (в том числе и обозреваемая) довольно токсичны из-за чего рекомендуется использовать их вдали от мест приема пищи. Так же настоятельно рекомендуется не вдыхать испарения от пасты во время проведения работ (по возможности) или использовать респираторы. Хранить пасту следует в прохладном месте, так как с течением времени флюс, входящий в состав пасты, высыхает. Именно этим моментом и обусловлен столь короткий срок годности.


По окружности всей баночки так же наклеена наклейка с множеством разнообразных надписей на китайском языке. Из самого интересного и наиболее понятного - ее характеристики:

Product: XG-50 (будь это не экспортный вариант, было бы написано XG-500);
Alloy: Sn63/Pb37;
Microns: 25-45um.


Из этих обозначений становится понятен состав пасты - 63% олова и 37% cвинца (припой), смешанные с флюсом (неизвестно каким) и различными добавками. Размеры частиц очень мелкие 25-45 микрон. Температура плавления такой пасты находится около значения в 180 градусов. Основное предназначение - использование для пайки мелких (SMD) элементов.

Удалив защитную термоусадку и свинтив крышку, видим защиту из фольги и плотной бумаги, значение которой - предотвращение протечки пасты, а так же недопущение его засыхания во время хранения. Защитная пленка надежна впаяна в пластик банки и украшена изображением того самого мужика, что и голографическая наклейка на крышечке.


Оторвав пленку, можно увидеть пасту.


Как видно, паста занимает меньше 50% объема баночки. С виду она сера, в меру густая. При нанесении не растекается, держит форму. При нагреве эти характеристики кардинально меняются в противоположную сторону, так что наносить ее следует в небольших количествах и очень аккуратно.


Вес баночки с пастой - 36 грамм.


В названии лота можно увидеть обозначение «42g» и, если честно, я думал, что это и есть масса. Но поскольку баночка была надежно запечатана, то не думаю, что имел место недолив. Скорее всего 36 грамм - реальное значение, а что такое «42g» останется для меня загадкой навсегда. К сожалению, в самом объявлении указания на массу нет:(

Больше ничего интересного во внешнем виде как баночки, так и самой пасты нет. А значит можно переходить к ее практическим испытаниям. Для начала я просто нанес немного пасты на плату от преждевременно скончавшихся беспроводных наушников.


Потом, воспользовавшись феном вот из этого обзора, разогрел ее до нужной температуры. Время не засекал, но на вскидку на то, чтобы паста из серой массы превратилась в блестящий шарик ушло секунд 20-30. Результат:


Результат более крупно:


Как видно, получилось очень даже неплохо. Припой «скрутился» в блестящий шарик. Попробовал его сковырнуть - не поддался, закрепился на плате надежно. Весь этот процесс сопровождался замером температуры. Но за результат гарантии 100% не дам. Поскольку все это делал в одиночку, то не очень удобно было держать термометр, плату и фен. Так что с фотографией температуры немного припоздал, плюс к этому жало термометра находилось сбоку от участка с пастой. Поэтому температура в 135,9 градусов немного ниже реального значения. Во время переходы припоя из состояния пасты в состояние твердого шарика, краем глаза заметил значение в 145 градусов. Так что реальная температура плавления, думаю, градусов 160.


Ну а теперь о самом главном. Я покупал как пасту, так и фен для восстановления датчиков парктроника. У них болезнь - под герметик попадает вода, что со временем выводит их из строя. Вскрытый мертвый датчик:


Причина неработоспособности более крупно:


Восстанавливаются они заменой умерших SMD элементов. Но поскольку все они очень мелкие, да и паять приходится внутри датчика (выступающие бока датчика мешают), то сделать это при помощи обычного паяльника и проволочного припоя у меня никак не получалось:(

Итак, прикладываем отсутствующий элемент и максимально аккуратно намазываем пастой места пайки (но вообще более правильно - сперва намазывать контактные площадки и затем уже прикладывать припаиваемый элемент):


Ну и начинаем греть. Результат:


Более крупно:


Причем на все ушла максимум минута:) А ведь до этого я массу времени потратил воюя с датчиком, используя обычный паяльник и припой. Но так у меня ничего в тот раз и не вышло.

Подводя итог всему, что тут было написано, хочу сказать, что паста меня порадовала. Ее удобно использовать для пайки мелких элементов и для проведения работ в труднодоступных местах. Качественные характеристики меня так же вполне устроили. К слову, датчик после восстановления был залит герметиком и протестирован на работоспособность - никаких проблем, все заработало как надо. Так что если кто-то пользуется подобными вещами, то MECHANIC XG-50 (XG-500) можно брать смело - со своими функциями она справляется неплохо. С учетом небольшой стоимости и малым расходом пасты, баночки на год хватит точно, а потом ее все-равно надо менять, т.к. засохнет:)

НА этом, пожалуй, все. Спасибо за внимание и потраченное время.

Планирую купить +59 Добавить в избранное Обзор понравился +54 +98

Чтобы осуществить крепление элементов методом пайки, необходимо использовать специальные материалы, которые обладают более низкой температурой начала плавления. Многие радиолюбители используют старый подход – припой. Вместе с ним необходимо применять флюс или кислоту.

Ускорить процесс пайки помогают современные составы – пасты. Они изначально включают в себя все нужные компоненты и не требуют каких либо добавок.

Каковы особенности этого материала и как правильно наносить паяльную пасту, мы попробуем разобраться.

Паяльная паста и ее свойства

Изначально данные составы использовались в технологиях типа SMT. В настоящее время их сфера распространения существенно расширилась. Паста включает такие основные компоненты:

• Припой в виде порошка с разной степенью дробления. Как правило, выбираются сплавы, включающие олово, свинец, серебро. Особое распространение получили бессвинцовые пасты.
• Флюс для обезжиривания.
• Необходимые добавки для связывания. Они упрощают монтаж и крепление smd-компонентов на платах. Для больших размеров платы требуется более вязкая паста.
• Активаторы и дополнительные компоненты.

Качественная пайка обеспечивается в том случае, если соблюдены срок и условия хранения. У большинства компонентов срок годности не превышает полгода. Для хранения и перевозки необходимо обеспечить режим от +2 до +10оС.

На фото паяльной пасты можно увидеть типичные их модификации. Однако при выборе нужно обращать внимание на соответствие материала таким требованиям:

• высокий уровень проведения паяльных работ с прочностью получаемых соединений, недопущением разбрызгивания и образования шариков;
• необходимые клеящие параметры, благодаря которым элементы удерживаются до проведения пайки;
• устойчивость к растеканию во время начального нагревания;
• отсутствие или минимальное количество остающегося после работ легко удаляемого флюса;
• применимость технологии дозирования или печати трафаретного типа;
• допустимость к хранению длительное время.

Разновидности

На рынке широко представлена продукция лучших производителей паяльной пасты под брендами Qualitek, UNIVERSAL, Felder, HERAEUS, ALPHA и т.д. Вся ассортиментная линейка может делиться на группы по видам:

• По химическому составу флюса – галогенсодержащие и без галогенов.
• По потребности в отмывании – требующие обработки и не требующие. Пасты первого вида могут отмываться водой (водорастворимые) или специальными жидкостями.
• В зависимости от припоя – содержащие свинец и бессвинцовые.
• По температуре – низко, средне и высокотемпературные.

Если паста не смывается водой, то в ее составе присутствует канифоль. В таком случае промывать детали надо при помощи растворителей.

Важно учитывать такую особенность – повышение степени паяемости элементов и smd компонентов сопровождается падением надежности крепления. А, например, галогенсодержащие составы улучшают параметр технологичности, но характеризуются несколько низкой надежностью.

Важные технические характеристики

Если вас интересует вопрос, какую паяльную пасту выбрать, то необходимо обратить внимание на физико-химические свойства смеси. Они зависят от наличия связующих компонентов, влияющих на консистенцию, клеящие параметры, уровень адгезии.

К таким свойствам относят:

• состав элементов – присутствие или отсутствие свинца, наличие легирующих добавок;
• величина припойных частиц по IliS;
• форма частичек, что влияет на возможности дозировки;
• вязкость, влияющая на технологию нанесения – потребность в дозаторе или трафарете;
• уровень паяемости, определяемый окисленностью и загрязненностью припойных частиц.

Если безотмывочные пасты не вызывают коррозии, то водосмывные способны вызвать такие процессы на месте пайки, поскольку включают в себя некоторые органические компоненты.

Технология использования пасты

Если вы еще не пользовались данным составом, то вам поможет наша инструкция для работы с паяльной пастой:

• сначала надо вычистить плату, обезжирить и тщательно просушить;
• установить плату горизонтально и зафиксировать в таком положении;
• в заданных соединительных точках равномерно наносится паста без пропусков;
• мелкие и smd элементы ставятся на плату;
• в некоторых случаях для большей надежности требуется обработка пастой ножек микросхем;
• в случае нижнего подогрева платы необходимо запустить фен и теплым потоком прогреть верхний участок с крепящимся элементом;
• после испарения флюса следует увеличить температуру до уровня плавки припоя;
• паять надо постоянно контролируя процесс;
• дать остыть и промыть плату.

Для манипуляций с микросхемами требуется использовать паяльник на +250 — +300 Со. Допускается применения модели 20-30 Вт и 12-36 В.

Не следует брать паяльники с конусными насадками. Повышение эффективности манипуляций обеспечивается применением очень тонкой проволоки для контакта жала с пастой.

Припаять SMD- компоненты можно так:

• поместите их на контактную площадку;
• нанесите пасту на ножки;
• под влиянием паяльника с заданной температурой паста растекается по контактному участку;
• оставьте элементы для остывания.

Обратите внимание!

Чтобы припаять провода, паяльную массу наносят на провода в области соединения. Затем к пасте прикладывается паяльник.

Изготовление в домашних условиях

Часто готового паяльного материала не оказывается под рукой, поэтому целесообразно знать, как сделать паяльную пасту своими руками. Для этого нужно подготовить прутик оловянно-свинцового припоя и жир для пайки. Если второго компонента у вас нет, то заменить его смогут обычный вазелин плюс флюс ЛТИ-120.

Припой нужно тщательно измельчить при помощи напильника, надфиля и механической насадки с дрелью. Крошка должна получиться мелкой. Ее собирают в емкость и добавляют вазелин в соотношении 1:1, а также немного флюса.

Ингредиенты перемешиваются. Для качественного смешивания смесь следует подогреть на водяной бане. Хранить ее можно в большом медицинском шприце. С помощью него затем паста и будет наноситься на требуемые участки.

Фото паяльной пасты

Обратите внимание!

Обратите внимание!