Что такое паяльная паста?
Паяльная паста, также известная как паяльный крем или оловянная паста, представляет собой смесь, используемую в основном для соединения металлических компонентов. Она имеет сложный состав, состоящий из паяльного порошка, флюса и других добавок, в зависимости от конкретных требований к паяльной пасте.
Паяльная паста обладает определенной вязкостью, что позволяет ей прилипать к электронным компонентам в определенных местах. При повышении температуры паяльная паста подвергается процессу, называемому рефлоу, при котором растворители и добавки испаряются, что приводит к образованию постоянного соединения между электронными компонентами и печатной платой (PCB).
Состав паяльной пасты
Паяльная паста в основном состоит из порошка сплава припоя и флюса, которые хорошо смешиваются и перемешиваются для образования пастообразной смеси. Порошок сплава припоя составляет от 85% до 90% от общего веса, а флюс — от 10% до 15%.
Сплавной припой в порошке
Сплавной припой в виде порошка изготавливается методом распыления в инертном газе, а размер частиц порошка определяется сортировкой. По форме припой в виде порошка делится на сферический и неопределенной формы, причем сферический подходит для печати. Обычно используемый сплавной припой в виде порошка имеет две категории: свинцовый и бессвинцовый.
Свинцовые припои включают олово-свинец (Sn-Pb), олово-свинец-серебро (Sn-Pb-Ag), олово-свинец-висмут (Sn-Pb-Bi) и т. д. Наиболее часто используемый состав сплава: 63% Sn/37% Pb и 62% Sn/36% Pb/2% Ag.
Бессвинцовые припои включают олово-серебро (Sn-Ag), олово-серебро-медь (Sn-Ag-Cu) и т. д., из которых наиболее распространенный состав сплава составляет 96,5% Sn/3,5% Ag и 93,6% Sn/4,7% Ag/1,7% Cu.
Поток
В паяльной пасте флюс является носителем порошка сплава. Его состав в основном такой же, как и у флюсов общего назначения. Для улучшения эффекта печати и тиксотропности иногда добавляют тиксотропные агенты и растворители. Благодаря действию активного вещества в флюсе, он может удалять поверхность паяемого материала и оксидную пленку самого порошка сплава, так что припой быстро растекается и прилипает к поверхности паяемого металла. Состав флюса оказывает большое влияние на расширение паяльной пасты, смачиваемость, коллапс, изменение вязкости, очищающие свойства, разбрызгивание припоя и срок хранения.
Типы паяльной пасты
Свинцовая и бессвинцовая паяльная паста
Свинцосодержащая паяльная паста состоит в основном из Sn и Pb, например Sn5/Pb95 или Sn10/Pb90.
Бессвинцовая паяльная паста состоит в основном из олова, серебра и меди, с содержанием свинца менее 1000 ppm.
Паяльная паста с низкой и высокой температурой плавления
Наиболее часто используемая паяльная паста имеет температуру плавления от 178 до 221 °C. В зависимости от типа и состава используемых металлов температура плавления паяльной пасты может быть повышена до более 250 °C или понижена до менее 150 °C. В зависимости от требуемой температуры пайки можно выбрать паяльную пасту с различной температурой плавления.
Паяльная паста R, RMA и RA
В соответствии с принципом классификации общей активности жидкого флюса, паяльная паста может быть разделена на три уровня: неактивная (R), слабоактивная (RMA) и активная (RA).
В зависимости от вязкости паяльной пасты
Вязкость паяльной пасты может значительно варьироваться, обычно в диапазоне от 100 до 600 Па·с, и может даже превышать 1000 Па·с. Выбор зависит от конкретного процесса дозирования.
В соответствии с методом очистки паяльной пасты
Паяльная паста может быть классифицирована по методу очистки на паяльную пасту с органическим растворителем, водорастворимую паяльную пасту и паяльную пасту, не требующую очистки.
Паяльная паста на основе органического растворителя:
В процессе пайки этот тип оловянной пасты демонстрирует лучшую «скорость лужения» и обеспечивает хороший «эффект пайки». После завершения работы на поверхности печатной платы остается больше остатков канифоли. Работники могут использовать чистящие средства для промывки. Печатная плата будет блестящей, без остатков, что обеспечит хорошее сопротивление изоляции и прохождение различных тестов электронных характеристик.
Водорастворимая паяльная паста:
Из-за чрезмерного количества остатков на поверхности печатной платы, вызванного ранними технологиями производства, качество продукции и электронные характеристики ухудшались. В процессах очистки, которые использовались в то время, в основном применялись хлорфторуглероды, которые являются вредными для окружающей среды и запрещены во многих странах. В ответ на это появилась водорастворимая паяльная паста, которая позволяла очищать поверхность после пайки и снижать стоимость продукции, одновременно отвечая экологическим требованиям.
Паяльная паста, не требующая очистки:
После пайки поверхность печатной платы остается относительно гладкой с минимальным количеством остатков, что исключает необходимость дополнительной очистки. Она может проходить различные испытания на электрические характеристики. Этот тип паяльной пасты не только обеспечивает качество пайки, но и сокращает производственный процесс и повышает эффективность.
Хранение и использование паяльной пасты
Хранение:
При получении паяльной пасты запишите время поступления, срок хранения, модель и т. д., а также проведите приемку. При необходимости проведите испытания и проверку в соответствии со спецификациями, предоставленными поставщиком.
Каждая партия паяльной пасты должна храниться отдельно, а при выдаче следует соблюдать принцип «первым пришел, первым ушел».
Паяльная паста должна храниться в закрытой таре при температуре 5-10 °C. Высокие температуры могут вызвать химическую реакцию между флюсом и порошком припоя, что приведет к увеличению вязкости и ухудшению печатных свойств. Низкие температуры (ниже 0 °C) могут вызвать кристаллизацию канифоли во флюсе, ухудшая свойства паяльной пасты.
Использование:
Как правило, паяльную пасту следует вынуть из холодильника за день до использования. Ее следует вынуть как минимум за 2 часа до использования. Контейнер с паяльной пастой следует открывать только после того, как паяльная паста достигнет комнатной температуры. Открытие контейнера при низкой температуре может привести к поглощению влаги, что приведет к образованию шариков при пайке. Не используйте такие инструменты, как горячевоздушные пушки или кондиционеры, для ускорения нагрева паяльной пасты.
После открытия паяльной пасты осмотрите ее поверхность. Если она затвердела или произошло отделение флюса, требуется специальная обработка, и ее не следует использовать. Если поверхность паяльной пасты выглядит нормально, перед использованием ее следует медленно и равномерно перемешать с помощью миксера или вручную. Если паяльная паста слишком вязкая, чтобы беспрепятственно проходить через отверстия трафарета или дозатор, перед использованием следует добавить подходящее разбавитель и тщательно перемешать.
После извлечения паяльной пасты обязательно плотно закройте контейнер, чтобы предотвратить испарение флюса.
Нанесение паяльной пасты:
Существует три основных метода нанесения паяльной пасты: дозирование с помощью шприца, трафаретная печать и печать с помощью трафарета. Дозирование с помощью шприца предполагает использование специального дозатора или ручное нанесение паяльной пасты в форме бочонка, что подходит для мелкосерийного производства. При трафаретной печати используется сетка из нейлона или нержавеющей стали с выгравированными узорами для нанесения паяльной пасты на печатную плату. Обычно этот метод подходит для сборки с низкой и средней плотностью в мелко- и среднесерийном производстве. Наиболее распространенным методом является трафаретная печать, при которой для нанесения паяльной пасты на печатную плату используются листы латуни или нержавеющей стали с выгравированными узорами. Здесь мы сосредоточимся на методе использования трафаретной печати.
- Определите начальное количество паяльной пасты, которое необходимо нанести на трафарет, исходя из размера платы и количества паяных соединений. Как правило, начинайте с 200-300 г паяльной пасты (убедившись в ее раскатываемости) и добавьте еще немного после некоторого времени печати.
- Идеальная температура для печати паяльной пасты составляет 25±3°C при относительной влажности 60%. Более высокие температуры могут привести к поглощению влаги паяльной пастой и образованию паяных шариков во время переплавки.
- Если паяльная паста остается на трафарете более 30 минут без использования, ее следует перемешать с помощью функции смешивания трафаретного принтера перед нанесением.
- Ключом к нанесению паяльной пасты на печатную плату является обеспечение точного размещения на паяльных площадках компонентов. Если нанесение неточное, паяльную пасту необходимо стереть и нанести заново (не используйте спирт для стирания паяльной пасты, не требующей очистки).
Переработка:
Если между использованием проходит длительный промежуток времени, паяльную пасту следует вернуть в контейнер и плотно закрыть до следующего использования. В принципе, паяльную пасту следует использовать в течение одного дня после вскрытия. Паяльную пасту, соскобленную со трафарета, также следует закрыть и хранить в холодильнике.
Другие соображения:
Другая напечатанная паяльная паста печатной платы для установки компонентов вовремя, более чем время должно быть очисткой паяльной пасты после повторной печати. Завершите монтаж печатной платы, насколько это возможно, в течение 4 часов, чтобы завершить пайку переплавлением. Переплавьте печатную плату, очистка должна быть завершена в тот же день, чтобы предотвратить коррозию схемы из-за остатков паяльной пасты.
Как выбрать паяльную пасту?
Выбор активности флюса
Флюс является одним из основных компонентов паяльной пасты. В паяльной пасте могут использоваться три различных типа флюса: R-флюс (канифольный флюс), RMA-флюс (умеренно активированный канифольный флюс) и RA-флюс (полностью активированный канифольный флюс). Активаторы в умеренно активированных и полностью активированных канифольных флюсах помогают удалить оксидные слои и другие поверхностные загрязнения с металлической поверхности, облегчая смачивание припоя поверхностными контактными площадками и выводами или штырьками компонентов. Выбор активности флюса зависит от чистоты поверхностной печатной платы и свежести компонентов. Как правило, можно выбрать среднюю активность, при необходимости с возможностью выбора высокой активности или неактивированных уровней, или даже сверхактивированных уровней.
Выбор вязкости
Вязкость паяльной пасты должна выбираться в зависимости от метода нанесения, а вязкость паяльной пасты зависит от характеристик процесса нанесения (таких как размер сетки трафарета, скорость ракеля и т. д.). Для трафаретной печати типичный диапазон вязкости составляет 100-300 Па. Для трафаретной печати следует выбирать более высокую вязкость в диапазоне 200-600 Па. Для дозирующих применений вязкость должна составлять около 100-200 Па.
Выбор содержания металла
Содержание металла в паяльной пасте определяет размер паяных соединений. Размер паяных соединений увеличивается с увеличением процентного содержания металла. Однако даже небольшое изменение содержания металла при заданной вязкости может оказать значительное влияние на качество паяных соединений. Например, при одинаковой толщине паяльной пасты изменение содержания металла на 10 % может привести к переходу соединения из состояния избыточного в недостаточное. Как правило, паяльная паста, используемая для компонентов поверхностного монтажа, должна иметь содержание металла от 88% до 90%.
Выбор размера частиц припоя
Форма частиц припойного порошка определяет содержание кислорода и печатные свойства припойной пасты. Сферические частицы порошка превосходят эллиптические, а более мелкие сферические частицы обладают более низкой окислительной способностью.
