Паяльные пасты и флюсы

Паяльные пасты и флюсы

Паяльная паста (припойная паста) — механическая смесь порошка припоя, связующего вещества (или смазки), флюса и некоторых других компонентов.

Паяльные пасты широко применяются в радиоэлектронной промышленности для монтажа планарных (SMD) компонентов на печатную плату. Специальные паяльные пасты нашли применение при монтаже медных и латунных труб и фитингов в системах водоснабжения.

Содержание

В микроэлектронике [ править | править код ]

Основное достоинство пасты — легкость механизации работ. Пасту наносят специальными дозаторами или трафаретным способом. Пасту можно нанести ровным, точно заданным слоем с помощью механизированных и автоматизированных средств, что обеспечивает значительную экономию припоя (30 — 50 %) [1] .

Требования к паяльным пастам [ править | править код ]

  • не должны окисляться, сильно и быстро расслаиваться;
  • желательно долго сохранять свои реологические свойства (то есть способность к вязкому течению и деформации);
  • не должны растекаться далеко за пределы первоначально нанесенной дозы;
  • не должны оставлять твёрдых неудаляемых остатков после пайки;
  • должны обладать клеящими свойствами;
  • не должны разбрызгиваться при воздействии достаточно концентрированного источника нагрева;
  • не должны ухудшать технических характеристик платы;
  • должны отмываться в стандартных растворителях.

Характеристики паяльных паст [ править | править код ]

  1. Состав припоя
    Все пасты содержат традиционные для электроники оловянные припои. Помимо традиционных свинцовых припоев все чаще встречаются бессвинцовые. Также существуют разные легирующие добавки, улучшающие качество пайки, например серебро.
  2. Размер частиц припоя
    Размер частиц припоя оказывает сильное влияние на свойства пасты. Присутствие крупных частиц существенно ухудшает реологические свойства, а большое количество мелких частиц ухудшает текучесть пасты. Наиболее используемый размер частиц припоя соответствует типу 3 по классификации IPS (25 — 45 мкм). Некоторые высокоточные дозаторы требуют применения мелкодисперсных паст.
  3. Вязкость
    Вязкость паст, предназначенных для дозирования, должна быть в диапазоне 300 — 450х10 3 сПз. Вязкость паст, предназначенных для нанесения через трафарет, должна быть в диапазоне 650 — 1200х10 3 сПз.
  4. Форма частиц
    Форма частиц определяет во многом способность пасты дозироваться тем или иным способом. Если частицы имеют неправильную форму — продолговатую или в виде чешуек, то такая паста начинает забивать мелкие отверстия сетки трафарета или шприца дозатора. Для таких паст единственно возможным вариантом остается дозирование через металлическую маску — трафарет. Частицы припоя сферической формы придают пасте способность к легкому продавливанию через узкие отверстия сетки или дозатора.
  5. Паяемость
    Паяемость паяльной пасты зависит от окисленности и загрязнённости поверхности частиц порошка припоя. Важно количество кислорода в тонком приповерхностном слое, реагирующем в самом начале процесса с флюсом и основным металлом. По международным стандартам содержание его не должно быть более 0,5 % [1] . Отрицательное влияние оказывает также углерод, который попадает на поверхность частиц порошка из тары и упаковки в процессе хранения и транспортировки. Поэтому на всех этапах, начиная от изготовления порошка и заканчивая пайкой, необходимо принимать все меры против взаимодействия порошка с кислородом и углеродом.

Основные физико-химические свойства паяльных паст определяются благодаря введению в порошок припоя 4 — 15 % связующих веществ. Именно они (иногда с добавлением растворителя) придают пасте нужную консистенцию, препятствуют её расслоению и растеканию, придают клеящие свойства, адгезию к подложке. Связующее вещество нейтрально по отношению к припою в ходе хранения и пайки, а при нагреве улетучивается или расплавляется без образования трудноудалимых твёрдых остатков. В качестве связующих веществ используются органические смолы или их смеси, разбавители и другие вещества. К ним добавляются пластификаторы, тиксотропные вещества. Последние препятствуют оседанию частиц порошка припоя во время хранения, обеспечивают заданный диапазон вязкости.

Нанесение паяльной пасты [ править | править код ]

Стандартное нанесение паяльных паст производится с помощью трафаретной печати. Альтернативой этому процессу является поточечное нанесение капель пасты дозатором, однако это менее продуктивно.

Для трафаретной печати пасты поставляются в контейнерах по 500 грамм. Для дозаторов пасты поставляются в специальных одноразовых картриджах (шприцах) по 30 или 125 грамм.

Хранить пасту необходимо в холодильнике, иначе она начинает расслаиваться.

Трафаретная печать [ править | править код ]

Станки трафаретной печати по принципу действия мало отличаются от станков для шелкографических работ, но сами трафареты выполняются из металлических листов [2] [3] . Металлические трафареты обеспечивают большую точность, позволяют резать окна шириной до 0,1 мм. Специальные металлические трафареты позволяют задавать разную толщину трафарета, нанося на разные участки печатной платы слой пасты разной толщины.

Станки трафаретной печати бывают ручными и автоматизированными. Станки для высокоточных трафаретов имеют четырёхсторонний механизм натяжения полотна, станки попроще натягивают трафарет только за две стороны. Все станки снабжаются средствами тонкой юстировки положения трафарета. Для повышения производительности и качества иногда оснащаются системой очистки трафаретов, предотвращающей загрязнение поверхности платы паяльной пастой.

В водоснабжении [ править | править код ]

К пастам для систем водоснабжения предъявляются специфические требования, поэтому нельзя путать их с пастами для микроэлектроники. В первую очередь речь идет о санитарно-гигиенических требованиях.

  • Ни припой ни флюс не должны содержать токсичных веществ. Припои не содержат свинца и других токсичных металлов.
  • Флюс не должен вызывать коррозию и должен легко смываться водой.
  • Для увеличения механической прочности и долговечности соединения в состав припоя добавляется медь или серебро, что повышает температуру плавления и делает пасты для труб непригодными в микроэлектронике.

Я искал какой-нибудь способ подготовки моих самодельных печатных плат. Одно из решений, которое пришло мне в голову — это оплавление паяльной пастой. Другое очень крутое использование паяльной пасты — это ремонт латунных деталей — таких как трубы, тромбоны и тубы, потому что все, что нужно сделать, это разогреть соединение с намазанной пастой, и при правильной температуре оно склеивается.

Паяльные пасты и флюсы Паяльные пасты и флюсы Паяльные пасты и флюсы Паяльные пасты и флюсы Паяльные пасты и флюсы Паяльные пасты и флюсы Паяльные пасты и флюсы

Паяльные пасты и флюсы Паяльные пасты и флюсы Паяльные пасты и флюсы Паяльные пасты и флюсы Паяльные пасты и флюсы Паяльные пасты и флюсы Паяльные пасты и флюсы Паяльные пасты и флюсы Паяльные пасты и флюсы Паяльные пасты и флюсы Паяльные пасты и флюсы

Если вы искали паяльную пасту в интернете, то знаете, что она стоит очень немало. Мне было интересно, можно ли сделать паяльную пасту своими руками начального уровня в домашних условиях. Посмотрев несколько форумов, я нашел диалог, в котором кто-то использовал стружку из припоя смешанного с флюсом и у него получилось заменить припойную пасту.

Я решил попробовать сделать состав, и в процессе выяснилось, что это намного проще, чем я думал. Вся суть в том, что работа с предварительно обработанными платами становится намного проще, и время пайки значительно сокращается.

Предупреждение: этот проект содержит работу со свинцовой стружкой. Работайте в хорошо вентилируемой зоне и надевайте маску и перчатки. Также убедитесь, что материалы не попадают в пищу.

Также прочтите эту статью: ссылка

Что вам понадобится:

  1. Твердый припой — 50-50 или 60-40. Вы можете использовать припой с флюсом, но не на кислотной основе, поскольку она будет разъедать ваши компоненты.
  2. Напильник — мелкий или средний. С более мелким придется потратить больше усилий, но паста будет качественнее.
  3. Флюс для припоя — также называется паяльной пастой, но не путайте с реальной паяльной пастой. Убедитесь, что основой пасты не является кислота! Недобросовестные магазины продают такие вещи.
  4. Печь, источник огня или духовка.

Эта инструкция включает в себя 12 шагов.

Шаг 1: Подготовьте куски припоя для плавки

Паяльные пасты и флюсы Паяльные пасты и флюсы Паяльные пасты и флюсы

  1. Разрежьте припой на полоски или кусочки
  2. Сделайте емкость для плавления из алюминиевой фольги. Сложите фольгу в несколько слоев, чтобы свинец не просочился и не испортил вашу печь.
  3. Сделайте «лодочку» или «миску»

Шаг 2: Подвергните припой температурной обработке

Паяльные пасты и флюсы

Вам нужно довести твердый кусок припоя до состояния большой капли. Я использовал печь на самом высоком уровне жара в течение 40 минут.

Вы можете также поместить алюминиевую лодочку на металлический противень поверх решетки. Предупреждение: не кладите емкость прямо на источник тепла, так как в алюминии появится дырка и свинец вытечет. После того как припой расплавится, выньте его и остудите. Форма на выходе не имеет значения.

Шаг 3: Охлаждение и предварительная подготовка

Паяльные пасты и флюсы

Уберите алюминиевую фольгу.

Примечание: удостоверьтесь, что вы полностью удалили следы алюминия, чтобы он не попал в пасту для пайки оловом.

Шаг 4: Измельчение куска припоя

Паяльные пасты и флюсы

Это просто: при помощи напильника измельчите свинец в мелкий порошок. Обратите внимание, что если вы трете слишком сильно, песок будет слишком крупным и припой начнет нагреваться, поэтому время от времени припой нужно поворачивать.

Обязательно наденьте защитную маску и перчатки!

Шаг 5: Смешайте порошок с флюсом

Паяльные пасты и флюсы

На фотографии я добавил слишком много порошка во флюс. Мне нужно будет добавить еще флюса.

Шаг 6: Первый тест

Паяльные пасты и флюсы

После нескольких тестов на платах я решил попробовать смесь в реальном проекте. Для этой цели я взял классический базовый предусилитель и решил пересадить его в ленточный микрофон RCA Varacoustic; предусилитель улучшит звук микрофона, даст ему фантомное питание и его можно будет реально использовать.

Я спешил, чтобы похвастаться, поэтому, к несчастью, не очистил весь фоторезист (синий осадок на некоторых панелях и дорожках). В этих местах припой не сядет должным образом. В следующий раз я вымочу плату в пищевой соде, вместо того чтобы быстро очистить её.

Шаг 7: Добавляем тонкий слой пасты

Паяльные пасты и флюсы Паяльные пасты и флюсы

Я покрыл плату, как мне казалось, тонким слоем пасты. Позже выяснится, что я должен был положить меньше пасты и размазать. Не так важно, где находится припой. Как только флюс и припой расплавятся, припой волшебным образом покроет медные дорожки.

Совет: для лучших результатов травления, экспонирования и лужения эффективно будет очистить плату при помощи кухонного чистящего средства типа Comet, это лучше, безопаснее и быстрее, чем использование ацетона.

Шаг 8: Нагреваем плату — часть 1

Паяльные пасты и флюсы

Для демонстрации я использовал паяльный фен. Если ваш фен нагревается до 260 градусов Вы можете использовать метод пайки-сварки с оплавлением.

Шаг 9: Нагреваем плату — часть 2

Паяльные пасты и флюсы

Здесь я сфотографировал процесс на полпути — просто чтобы показать, как паста течет по дорожкам.

Шаг 10: Почти готово

Паяльные пасты и флюсы

После того как припой полностью растекся по плате, сверху останется слой флюса, который нужно будет очистить используя Comet или мыло с водой. Вы можете использовать абразивы, чтобы избавиться от флюса.

Шаг 11: Финальная версия платы

Паяльные пасты и флюсы

Как вы видите, для первой попытки вышло неплохо — никаких перебоев в дорожках! Сборка платы становится очень простой. Вы можете таким же образом крепить SMD детали к плате (я попробовал, на плате есть несколько элементов SMD, которые легко прикрепились).

Шаг 12: Конечный результат

Паяльные пасты и флюсы

В результате вышел экономный и нетрудоемкий способ заменить канифоль, которой хватит надолго.

Паяльные пасты и флюсы

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Паяльные пасты и флюсы

Флюсы для мягких припоев

Флюсы для пайки радиокомпонентов

Паяльные пасты и флюсы

Флюсы для твердых припоев

Флюсы для пайки проводов из меди, латуни, стали

Пайка – один из элементов электро- и радиомонтажа. Для проведения качественного монтажа, необходим правильный подбор флюсов и припоев, паяльной пасты, используемых для пайки проводов, конденсаторов и др.

Флюс применяется для того, чтобы хорошо смачивались припоем места спайки и получались прочные швы. При достижении температуры паяния флюс плавится и равномерно растекается, а в момент самой пайки он всплывает на внешнюю сторону припоя. Флюсы для пайки бывают химически активными (кислотными) и химически пассивными.

Химически активными флюсами называют те флюсы, в составе которых присутствуют вещества, способные вступать во взаимодействие с металлом: кислоты, нашатырь, хлористый цинк. При использовании кислотных флюсов паяльные швы подвергаются коррозии, что является значительным недостатком этих флюсов.

Наиболее распространенным флюсом для пайки является соляная кислота, используемая для пайки деталей из стали при помощи мягких припоев. При пайке на поверхности металла остается кислота, растворяющая металл и вызывающая коррозию. При такой пайке по окончанию работы изделие следует промыть в проточной горячей воде. Запрещено применение соляной кислоты при пайке радиоаппаратуры.

Травленую кислоту (цинк хлористый) используют для пайки латунных, медных и стальных изделий, в виде раствора или порошка. Флюс для пайки – хлористый цинк изготавливают из пяти частей цинка и пятидесяти соляной кислоты в посуде из свинца или стеклянной. При использовании этого флюса на местах пайки также образуется коррозия из-за присутствия в нем небольшого количества свободной соляной кислоты. Поэтому места спая также необходимо промывать проточной горячей водой. Для пайки радио и электроаппаратуры хлористый цинк также не применяется.

Буру или водную натриевую соль пироборной кислоты используют как флюс для пайки с использованием латунных и серебряных припоев. Бура легко растворима в воде. При нагревании – стекловидная масса, плавится при температуре 741°С. При применении буры образуются соли их следует зачищать.

Нашатырем чистят паяльник перед лужением. Используют эти флюсы для пайки в виде порошка.

В качестве бескитлотных флюсов для пайки (химически пассивных) используют органические соединения: жиры, канифоль, глицерин, масла. Канифоль наиболее распространена при радио и электромонтаже. Применяется в качестве спиртового раствора или в сухом виде. Канифоль не вызывает коррозию металлов, используется с целью защиты мест спайки от коррозии.

Также не вызывает коррозию и стеарин, применяется для пайки муфт, кабелей со свинцовыми оболочками. Плавится при температуре близко 50°С.

Все чаще применяют флюсы ЛТИ, которые удобны в пайке металлов при помощи мягких припоев. Они также, как и бескислотные флюсы не вызывают коррозию металлов, однако с ними хорошо поддаются пайке металлы, которые раньше не поддавались. Флюс ЛТИ используют при пайке меди, железа и их сплавов, а также металлов, у которых высокое удельное сопротивление. Если применяется флюс ЛТИ, то места пайки нужно очистить только от загрязнений, таких, как ржавчина, масла. При пайке латунных изделий не нужно предварительное травление. На места спая этот вид флюса наносят кисточкой.

У некоторых видов флюсов ЛТИ есть недостатки, к примеру, на местах пайки после использования флюсов ЛТИ-1 и ЛТИ-115 возможно образование темных пятен. Очень широко применяется флюс ЛТИ-120, поскольку после него пятна не остаются.

Изготавливается такой паяльный флюс в деревянной или стеклянной посуде из спирта и измельченной канифоли, с добавлением в полученный однородный раствор триэтаноламина и активных добавок. Через 20-25 минут перемешивания смеси, необходимо проверить флюс индикатором (лакмус, метилоранж), среда должна быть нейтральной. Хранится флюс ЛТИ порядка шести месяцев.

Паяльная паста – смесь измельченного припоя, флюса и разных добавок. Широкой популярностью пользуется паяльная паста, состоящая из 62% олова и 36% cвинца. В составе пасты может быть 2% серебра, это способствует уменьшению поднятия составляющих во время пайки. Паяльную пасту следует использовать комнатной температуры. Чаще используются два метода нанесения пасты: дозирование и трафаретная печать. Все чаще используют пасты, не содержащие свинец, вследствие чего повышается экологичность производства.

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

15 − 9 =