Зачем нужна паяльная паста

Зачем нужна паяльная паста

Паяльная паста — это смесь припоя и флюса. Широко применяется для пайки SMD и планарных микросхем.

Она отличается от обычного проволочного припоя своей пастообразной формой.

Паста мягкая, и содержит в себе свинцовые микрошарики.

Поэтому, ее не стоит наносить пальцами. Лучше пользоваться зубочистками или лопатками. А ватные палочки неэффективны из-за того, что много в себя впитывают.

Какую пасту купить

Самый популярный производитель — это Mechanic. Продается в шприцах и баночках. Температура плавления 180 °C. Хранится при температуре от 0 до +10°C.

Кстати, диаметр шариков бывает меньше 20 микрон. Поэтому домашнее изготовление пасты сильно уступает заводскому методу.

С каким флюсом использовать

Спирто-канифоль и паяльный жир не подходят. Они много дымят и плохо смачивают поверхность шариков, которые сформировались после пасты. Лучше используйте пастообразные флюсы.

Их бюджетных вариантов подойдет RMA 223 или его высококачественные клоны.

Не покупайте флюсы дешевле 4$. Они слабые, плохо выполняют свои функции, дымят и не соответствуют качеству для BGA пайки.

Отечественный флюс Interflux (интерфлюкс) IF 8300.

Из дорогих и проверенных можно попробовать Martin HT00.0017.

Применение

Применяется в основном для BGA, SMD, восстановления контактов и пайки разъемов.

Температура плавления зависит от производителя. Обычно это до 200 °C.

Восстанавливать контакты можно за счет тех самых микрошариков. Они создают обширную залуженную поверхность под воздействием температуры.


Оторванные и слегка поврежденные пяточки восстанавливаются пастой.

Пастой можно паять что угодно, вопрос в целесообразности. Например, пайка проводов будет неэкономичной по сравнению с обычным припоем.

В темном месте и всегда закрытой. Она может высохнуть, и восстановить ее прежние свойства можно с помощь флюса. Но былого качества уже не будет.

Изготовление в домашних условиях

Можно сделать свою пасту дома. Она не будет такой же по качеству, как заводская. Зато удобно наносить.

Источник:
http://tyt-sxemi.ru/payalnaya-pasta/

Паяльные пасты: как пользоваться? Паяльная паста своими руками

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.

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%.

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.

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.

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:

    нанести на трафаретное полотно приблизительно 2/3 от всего количества паяльного вещества;

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:

  • температура помещения, где хранится вещество, не должна превышать 25°С;
  • температурный диапазон хранения пасты зависит от производителя и может находится в пределах 4-10°С;
  • годность пасты при хранении в рекомендуемых условиях для составов с водосмываемыми флюсами составляет 3-6 месяцев, а с несмываемыми – 6-12 месяцев;
  • пайка паяльной пастой должна осуществляться в помещении, где показатель относительной влажности соответствует 60-80%.
  • начатые пасты разрешается хранить не более 12 часов;
  • в целях снижения степени деградации, которая осталась от предыдущего процесса пайки, в новых паяльных работах пасту задействовать можно, но только с добавлением новой;
  • банки, картриджи и шприцы с паяльным веществом хранить следует только в вертикальном положении, наконечниками шприцов вниз для исключения возможности расслоения.

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!

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.

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.

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

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

Источник:
http://www.syl.ru/article/199806/new_payalnyie-pastyi-kak-polzovatsya-payalnaya-pasta-svoimi-rukami

Как выбрать паяльную пасту

В качестве альтернативы припоя используется паяльная паста. Как совершенно другая структура, она имеет ряд преимуществ и недостатков, которые ограничивают ее применение или же делают его единственно возможным. В состав паяльной пасты входят несколько компонентов:

  • флюсовая основа;
  • припой, т. е. металлическая фракция;
  • связующие вещества — основа, определяющая консистенцию;
  • для неактивных флюсов (несмываемых) — активаторы.

Поскольку подобная продукция выпускается различным составом и, соответственно, назначением, нужно знать, как выбрать паяльную пасту. Действие заключается в подборе основных веществ припоя и особенностей использования флюса. Фактура материала и его консистенция имеют несколько преимуществ:

  • точечное нанесение, возможность работы с очень мелкими элементами;
  • использование паяльного фена средней мощности;
  • применение в случаях, где нет технической возможности задействовать обычные припои.

Многие пасты выпускаются для промышленного производства, поскольку их консистенция позволяет легко дозировать материал. Применение этого вещества характеризуется простым нанесением, легким дозированием, а также быстрой скоростью проведения работ. Для домашнего использования этот вид также считается наиболее аккуратным, не оставляет лишней массы припоя, упрощает обучение новичкам.

Особенности состава и преимущества

Важно! При выборе склоняйтесь к покупке фирменных сертифицированных товаров, таких как паяльная паста R562 Kester. Производитель обеспечивает стабильную работу продукции, высокие технологические характеристики, надежное смачивание контактов, постоянство состава партий, соответствие заявленным параметрам, в том числе объема и веса.

Выбор паяльной пасты основан на ее химическом составе, определяющем основные технические характеристики шва (пластичность, прочность, t и т. д.). По системе классификации одним из условий разделения пасты является температурный режим, при котором «работает» смесь. Марки для пайки печатных плат, разъемов работают в диапазоне 180-300 °С, в то время как паста для высокотемпературной пайки превышает порог 450-500 °С и может достигает 1100 °С. В качестве основы ее состава может быть взято серебро, медь. Сюда же могут выборочно входить:

Паста паяльная низкотемпературная изготавливается на основе олова, свинца, с дополнительным использованием сурьмы, которая снижает температуру плавления до 90 °С. Основные марки имеют состав: Sn63Pb37, Sn60Pb40, Sn62Pb36Ag2. В бессвинцовые продукты входит в качестве основного компонента медь, добавочного — серебро. Также составляющими пасты определяются следующие критерии:

  • Необходимость смывки остаточного флюса. Применяемые вещества могут быть 3 степеней активности. Использование малоактивных флюсов (с содержанием галогенов до 5%) позволяет не применять смывку после окончания пайки при работе изделия в нормальных условиях.
  • Растворимость. Пасты, имеющие в своей основе воду, могут разбавляется до различной консистенции, в зависимости от формы конструкции и желаемых результатов.
  • Содержание галогенов. Диапазон их содержания варьируется в пределах 0-7%. Это активные элементы, которые при сложных условиях эксплуатации (а при высоком содержании — даже при нормальных) вызывают окисление поверхности, разрушая соединительный слой. Но благодаря своей неполной электронной формуле, они активны при взаимодействии с другими элементами.

Паяльная паста с оловом имеет самое большое количество модификаций как по химическим элементам, так и по используемым флюсам. Последние без применения галогенов или с их низким содержанием, а также при эксплуатации приборов в нормальных условиях могут использоваться как безотмывочная паяльная паста.

Классификация паяльной пасты

Низкокислотная паяльная паста тоже является эффективной. Отличается высокой адгезией припоя к металлу и хорошо смывается после пайки.

В качестве варианта можно найти продукцию, в состав которой не входит припой. Это паста паяльная ППВ 111. Применяется она для обработки поверхности и имеет 3 степень активности (высокую). Отлично работает с оловянно-свинцовыми и бессвинцовым припоями, смывается водой (t до 80 °С). Используется паяльная паста для поверхностного монтажа микросхем типа BGA, PGA, PLCC, QFP, CSP. Плавление происходит при t 40-45 °С, полная активность — при 120-300 °С. Также проводится лужение паяльной пастой, после чего нужна смывка.

Разновидности

Основой выбора являются свойства металла, для которого она используется.

  • Хром-никель. Для таких сплавов подходят пасты, имеющие в составе: никель, хром и легирование бором, бериллием и кремнием. Относятся они к твердым сплавам и наилучшим образом сплавляются в защитной атмосфере (вакуум, аргон).
  • Медь. Используются сплавы медно-серебряные, для снижения t плавления могут легироваться оловом и/или свинцом.
  • Алюминий. Применимы припои олово-цинк.
  • Серебро, золото (к ним относятся любые другие сплавы, покрытые этими элементами). Универсальная паста на основе серебра с добавлением меди и цинка.

Выбор материала зависит от соединяемого металла, например, паяльная паста для авто может использоваться 2 типов:

  • для жестяного кузова применяется олово-свинец или же сплав олова и одного из металлов: меди, индия, серебра;
  • для алюминиевого кузова — олово-цинк.

Применение паяльной пасты при пайке электронных плат

Рекомендации по применению

Важно! При покрытии пастой платы большой поверхности используется паяльный фен, который способствует равномерному нагреву, исключая коробление детали. При локальном соединении — паяльник

Чтобы выполнять качественную пайку пастами, нужно знать их принцип работы. В их состав, помимо основных металлов, входят: мелкодисперсный флюс, связывающая органика и при необходимости активаторы (как правило, в марках на водной основе и без использования галогенов). При нагревании связывающее вещество сгорает и испаряется. На поверхности остается действующий состав, и при дальнейшем нагреве происходит оплавление паяльной пасты и соединение поверхностей. В некоторых марках эти этапы совпадают и происходят одновременно:

  • Для ускорения процесса просушки можно использовать нижний подогрев. Также спокойным потоком теплого воздуха обеспечивается растекание флюса. Процесс плавления происходит при температуре 40-45 °С, активация — 180-300 °С.
  • После испарения флюса увеличивается температура подогрева фена. Тепловая обработка должна соответствовать заявленной в паспортных данных. Недогрев снижает прочностные свойства, перегрев может разрушить старую пайку на соединенных ранее деталях.
  • Все особенности режима определяются визуально, для чего может понадобиться провести несколько пробных операций.
  • По окончании проводится очистка (если таковая предусматривается технологией).

Заключение

Паста является эффективным заменителем обычных припоев при правильном подборе марки и флюса, входящего в ее основу. Наиболее применяемые — паста для пайки оловом с добавлением свинца или же бессвинцовая с добавлением серебра, меди, висмута или индия. Удобное нанесение, чистота платы, благодаря точечному нанесению, дозирование в точных количествах — все это позволяет экономно и рационально использовать этот материал. Единственный недостаток, которым обладают некоторые марки, — это небольшой срок годности — 3-6 месяцев, после чего консистенция может разделиться по фазам.

Источник:
http://svarkaipayka.ru/material/pripoj-dlya-payki/kak-vyibrat-payalnuyu-pastu.html

Для чего нужны паяльные пасты и какими они бывают?

Спаивание больших и маленьких деталей с поверхностью рабочей печатной платы преимущественно выполняется посредством паяльной лампы и специальной пасты, при этом состав последней может сильно варьироваться. Она представляет собой сметанообразную вязкую смесь определенных химических веществ, обеспечивающих высокое качество пайки. В нашем обзоре пойдет речь о таких паяльных пастах.

Что это такое и для чего нужны?

Паста для пайки — это вязкая структура, которая имеет в своём составе припой, флюс, различные летучие растворители, а также специальные клейкие компоненты. В зависимости от химического состава флюса и припоя могут варьироваться температура плавления, техника работы, а также варианты отмывки печатной платы.

Известно, что пайка для соединения элементов допускается при использовании любых материалов, температура плавления которых на несколько уровней ниже, чем температура плавления этих самых деталей. Именно поэтому для простейших бытовых схем в домашних условиях чаще всего в ход идет припой вместе с флюсом либо кислотой. Паяльные пасты в своем составе содержат сразу 2 компонента, а также их всевозможные примеси, благодаря чему ход пайки многократно ускоряется. Помимо того, такие пасты нашли самое широкое применение при изготовлении электроприборов.

В качестве базовых материалов в качестве припоя подбирают сплавы со свинцом, а также оловом либо серебром, однако максимальное хождение получила бессвинцовая паяльная паста.

Флюс в структуре выполняет функции обезжиривателя. Помимо этого, для успешного выполнения работы потребуется клейкий связующий компонент – он существенно облегчает фиксацию SMD-элементов на рабочие платы. При этом чем больше габариты платы, тем более насыщенной будет элементарная плотность, и тем актуальнее применение пасты для выполнения пайки.

Пасты нашли повсеместное применение и в производстве. Они применяются для лужения кузова автомобиля, проведения поверхностного монтажа, ремонта проводов и пайки светодиодов.

Можно сказать, что паяльная паста стала выгодным и эффективным заменителем традиционных припоев, конечно, в том случае, если её марка и флюс, входящий в ее основу, были подобраны правильно.

К основным преимуществам материала относят удобство нанесения, а также чистоту печатной платы, которая достигается благодаря точно дозированному нанесению состава. Единственный минус таких паст — это недолгий срок годности, в среднем он не превышает полугода. После этого консистенция пасты начинает разделяется на фазы, и средство становится непригодным для эксплуатации.

Характеристики и требования

Качество любой пасты для пайки в первую очередь определяется данными контроля в соответствии с утвержденным международным стандартом J-STD-005. В его перечень входят следующие типы проверок:

  • концентрация металла по доле;
  • вязкость структуры, определяемая по способу Brookfield;
  • тестирование на параметры растекания припоя;
  • тестирование на формирование шариков припоя;
  • тестирование на смачивание спаиваемых друг к другу деталей.

Обращаем внимание на то, что при изготовлении электронных и светодиодных изделий пасты лучше применять при помощи дозаторов либо трафаретов — их можно равномерно распределить по поверхности с определенной точностью. Благодаря этому достигается существенная экономия паяльных материалов.

Обзор видов

Паяльные пасты можно классифицировать по ряду признаков.

Существуют три основные разновидности флюсов в составе паст для выполнения пайки:

Канифольная подгруппа флюсов традиционно представлена неактивированными, а также умеренно активированными и активированными композициями. Наименьшую активность проявляют те флюсы, которые не подвергались процедуре активации.

Наиболее востребованы флюсы со средним уровнем активности — они быстро и качественно очищают обрабатываемую поверхность, ровным слоем растекаются по ней и при этом смачивают соединяемые друг с другом детали. Однако такие составы нередко вызывают появление ржавчины. Поэтому после выполнения пайки всю рабочую зону необходимо мыть горячей водой или специализированными растворителями.

Флюсы, подвергающиеся основательному активированию, обычно используются для фиксации сильно окисленных элементов — в этом случае спирт нужно разбавить органическими растворами и отмыть этой смесью рабочую зону после пайки.

Водосмываемые флюсы обычно производят на базе органических кислот. Их отличает максимальная активность, они способствуют формированию качественного шва, но при этом требуют максимально тщательного отмывания — сделать это можно обычной горячей водой.

При выполнении работы с флюсами из натуральных и полимерных смол отмывания не требуется даже в том случае, если после выполнения пайки на поверхности деталей можно заметить остатки — это никак не повредит изделию, остаток не будет проводить ток, он отличается стойкостью к окислительным процессам. А если вы все же хотите его отмыть, для этого стоит воспользоваться растворителем.

Припойные компоненты для пайки обычно представлены эвтектическими сплавами из свинца и олова, удельный вес которого составляет порядка 62-63%, они могут выполняться с примесью серебра либо вовсе без него. В редких случаях припой представлен полностью бессвинцовыми сплавами из олова, удельный вес которого 95-96%. Как правило, в него добавляют серебро, которое, в свою очередь, может иметь добавки меди либо не иметь их.

По температуре

Технико-эксплуатационные параметры паяльной пасты основываются на её химическом составе, она и определяет такие базовые параметры, как пластичность, прочность, температура плавления и другие. Одним из оснований классификации паст считается уровень нагрева, при котором начинается плавление.

Плавка большей части паст, предназначенных для пайки плат и разъемов, идет при нагреве от 180 до 300 градусов — это низкотемпературная пайка. Кроме того, в промышленности выпускаются пасты, предназначенные для проведения высокотемпературной пайки — в этом случае уровень нагрева превышает порог 550-600 градусов и может достигать даже 1000-1100 градусов. В качестве базы такой пасты берут серебро, в неё может входить фосфор, а также германий, кремний или цинк.

Низкотемпературная паста обычно выполняется из свинца либо олова, дополнительно в неё вводят небольшое количество сурьмы, которая позволяет снизить температуру плавки до 90 градусов.

Как выбрать?

Паяльные пасты выпускаются в самом разном составе — это обуславливает различия в сфере использования таких составов и диктует определенные требования при выборе того или иного вещества. В основе выбора лежит тот металл, для спайки которого требуется паста.

Если вы планируете работать с никелем, то для подобных сплавов предпочтение лучше отдавать составам с содержанием хрома или никеля, легированных бериллием, кремнием или бором — такие сплавы относятся к категории твердых. Максимального эффекта можно достичь при пайке в условиях вакуума или в атмосфере аргона.

Медь — здесь актуальны медно-серебряные сплавы, которые для снижения температуры плавления могут дополнительно легироваться свинцом либо оловом.

При сплавлении алюминиевых компонентов необходимы припои на основе цинка и олова.

Золото и серебро, а также многие прочие сплавы, покрытые ими – здесь следует взять универсальную пасту из серебра с примесями цинка и меди.

Как пользоваться?

Для того чтобы добиться максимально надежного и долговечного соединения элементов на печатной плате, нужно выполнить некоторые действия. Они включают несколько основных этапов.

  • Для начала нужно произвести очистку и полное обезжиривание платы с дальнейшим обязательным просушиванием.
  • Затем плату фиксируют на горизонтальной поверхности и равномерно, строго дозировано наносят пасту в участке соединения.
  • Далее нужно осторожно разместить небольшие и SMD-детали на поверхности платы. Чтобы пайка была максимально надежной — на ножки микросхем дополнительно наносят ещё одну порцию припоя.
  • При выполнении нижнего подогрева печатной платы включают фен с горячим воздухом. Направляя его поток, прогревают всю верхнюю часть с закрепленными на ней деталями.
  • Когда флюс полностью испарится, температуру фена надо увеличить до температуры плавления припоя.
  • По окончании работы следует дождаться остывания, затем тщательно промыть печатную плату.

Обращаем особое внимание на то, что весь процесс пайки должен обязательно контролироваться визуально.

Чтобы закрепление элементов посредством паяльной пасты оказалось наиболее качественным и долговечным, крайне важно позаботиться о ряде факторов.

В первую очередь нужно подготовить саму плату, особенно в том случае, если она продолжительное время стояла без использования, или на ней заметны окислы.

Консистенция паяльной пасты должна быть эргономичной, то есть не густой, но и не жидкой. Оптимальный вариант — это сметанная структура, что будет равномерно смачивать поверхность. Имейте в виду, что способность к смачиванию играет ведущую роль в качестве и крепости паяного соединения элементов.

При пайке деталей микросхем электронную пасту нужно наносить тонким слоем. В случае если она будет нанесена более толстым слоем, места выводов микросхем могут замкнуться. При выпаивании простейших элементов такая тонкая работа не требуется.

Если габариты печатной платы будут большие, то лучше создать нижний подогрев при помощи утюга либо спецсредства, так чтобы их температура составляла 100-50 градусов и выше. Если этого не сделать заблаговременно, то не исключено коробление платы.

Все лишние остатки припоя с легкостью снимаются с поверхности самым простым паяльником при помощи насадок. К примеру, для того чтобы удалить остатки используемых при пайке компонентов между ножек микросхем, следует воспользоваться жалом «волна».

Как показывает практика, подавляющее большинство изъянов, связанных с применением пасты для пайки, объясняется нарушением правил транспортировки, хранения и подготовки рабочего состава.

Всякая паяльная паста включает 2 основных ингредиента — металл и флюс, которые имеют различную плотность. Именно поэтому в отдельных составах незначительный объем флюса начинает выделяться и приподнимается над поверхностью самой пасты. В условиях чрезмерного нагрева выделение флюса многократно усиливается, и это резко ухудшает реологические характеристики состава – в результате паста растекается не так, как нужно. Это означает, что паяльную пасту следует защищать от повышенных температур и принудительно нагревать перед использованием.

Резко ухудшает качество любой пасты влага. Дело в том, что состав пасты для пайки отличается гигроскопичностью, то есть имеет свойство впитывать воду, даже из окружающей среды. При этом влага приводит к окислению шариков припоя ещё до оплавления либо же значительно повышает скорость его окисления в процессе оплавления. В условиях повышенной влажности флюс не до конца очищает спаиваемые поверхности и не обеспечивает необходимого уровня смачиваемости.

Кроме того, повышенная влажность и действие воды могут стать причиной таких дефектов пайки, как формирование перемычек, закипание флюса либо снижение времени клейкости пасты.

Не стоит замораживать состав, поскольку включенные во флюс активаторы начинают отделяться, и это самым негативным образом сказывается на технико-эксплуатационных параметрах изделия.

Пасту после длительного хранения нужно корректно подготовить к работе. Наносить её в холодном виде не рекомендуется — если открыть состав в тот момент, когда его температура будет ниже, чем температура конденсации того помещения, в котором проводятся работы, то на поверхности состава сразу же образуется конденсат. Он вызывает закипание и сильное разбрызгивание флюса, смещение деталей и многие технологические дефекты. Чтобы избежать этих неприятных проблем, пасту перед нанесением нужно нагреть. Однако делать это нужно естественным путем без использования нагревательного прибора — обычно на это уходит 4-6 часов. До тех пор, пока паста в полном объеме не прогреется до уровня комнатной температуры, не стоит снимать герметичную крышку, открывать и перемешивать состав. Если вы сделаете это, то паста будет однородной и в принципе пригодной к применению.

Но это вовсе не будет означать, что пасту не надо нагревать, поэтому такой способ нельзя отнести к корректному методу подготовки состава к употреблению.

После того как паста прогреется до оптимального уровня температуры, следует быстро и очень осторожно перемешать её лопаткой. Делать это нужно строго в одном направлении на протяжении пары-тройки минут, таким образом можно добиться равномерного перемешивания всех составных компонентов. Не стоит мешать её чересчур интенсивно или делать это дольше указанного времени — в противном случае такие действия повлекут понижение вязкости состава для пайки и, как следствие, к ее сползанию.

Источник:
http://stroy-podskazka.ru/payalnik/pasty-kakimi-byvayut/

Виды и способы нанесения паяльных паст

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.

Характеристики

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:

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.

Источник:
http://svaring.com/soldering/pripoj/pajalnye-pasty

Паяльные пасты: все о главном. Часть 1

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( например — FLUX-OFF или ультразвук. Для «водорастворимых» паст, не требующих обязательной отмывки, процесс ограничивается дистиллированной водой.

Рис. 1. Классификация паяльных паст

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.

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.

Рис. 3. Основные характеристики, учитываемые при разработке или выборе паяльных паст

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.

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.

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. 4. Получение порошка припоя газовым распылением

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.

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

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.

Источник:
http://plata73.ru/pajaljnie_pasti_1