Lehim macunu nedir?
Lehim macunu, lehim kremi veya kalay macunu olarak da bilinen, esas olarak metal bileşenleri birbirine yapıştırmak için kullanılan bir karışımdır. Lehim macununun özel gereksinimlerine bağlı olarak lehim tozu, akı ve diğer katkı maddelerinden oluşan karmaşık bir bileşime sahiptir.
Lehim pastası belirli bir viskoziteye sahiptir, bu da belirli yerlerdeki elektronik bileşenlere yapışmasını sağlar. Sıcaklık arttıkça, lehim pastası reflow adı verilen bir sürece girer; bu süreçte çözücüler ve katkı maddeleri buharlaşır ve elektronik bileşenler ile baskılı devre kartı (PCB) arasında kalıcı bir bağlantı oluşur.
Lehim Pastasının Bileşimi
Lehim macunu, esas olarak alaşımlı lehim tozu ve akışkan maddeden oluşur; bunlar iyice karıştırılarak macun kıvamında bir karışım elde edilir. Alaşımlı lehim tozu toplam ağırlığın %85 ila %90’unu, akışkan madde ise %10 ila %15’ini oluşturur.
Alaşımlı lehim tozu
Alaşımlı lehim tozu, inert gaz ortamında püskürtme yöntemiyle üretilir ve tozun tane boyutu eleme işlemiyle belirlenir. Lehim tozunun şekli küresel ve düzensiz olmak üzere ikiye ayrılır; küresel olanlar baskı işlemleri için uygundur. Yaygın olarak kullanılan alaşımlı lehim tozu, kurşunlu ve kurşunsuz olmak üzere iki kategoriye ayrılır.
Kurşunlu lehim tozları arasında kalay-kurşun (Sn-Pb), kalay-kurşun-gümüş (Sn-Pb-Ag), kalay-kurşun-bizmut (Sn-Pb-Bi) vb. bulunur. En yaygın olarak kullanılan alaşım bileşimi %63 Sn/%37 Pb ve %62 Sn/%36 Pb/%2 Ag'dir.
Kurşunsuz lehim tozları arasında kalay-gümüş (Sn-Ag), kalay-gümüş-bakır (Sn-Ag-Cu) vb. bulunur; bunların en yaygın alaşım bileşimi %96,5 Sn/%3,5 Ag ve %93,6 Sn/%4,7 Ag/%1,7 Cu'dur.
Akış
Lehim pastasında, pasta akısı alaşım tozunun taşıyıcısıdır. Bileşimi temel olarak genel amaçlı akılarınkiyle aynıdır. Baskı etkisini ve tiksotropiyi iyileştirmek için bazen tiksotropik maddeler ve çözücüler eklenir. Akıdaki aktif maddenin rolü sayesinde, lehimlenen malzemenin yüzeyini ve alaşım tozunun kendisinin oksit tabakasını temizleyebilir, böylece lehim hızla yayılır ve lehimlenen metalin yüzeyine yapışır. Akı bileşimi, lehim pastasının genleşmesi, ıslanabilirlik, çökme, viskozite değişiklikleri, temizleme özellikleri, lehim damlacıklarının sıçraması ve depolama ömrü üzerinde büyük bir etkiye sahiptir.
Lehim Pastası Türleri
Kurşunlu ve kurşunsuz lehim pastası
Kurşun içeren lehim macunu, esas olarak Sn5/Pb95 veya Sn10/Pb90 gibi Sn ve Pb'den oluşur.
Kurşunsuz lehim macunu ise esas olarak kalay, gümüş ve bakırdan oluşur ve kurşun içeriği 1000 ppm'nin altındadır.
Düşük ve yüksek erime noktalı lehim pastası
En yaygın olarak kullanılan lehim pastasının erime noktası 178 ile 221 °C arasındadır. Kullanılan metallerin türüne ve bileşimine bağlı olarak, lehim pastasının erime noktası 250 °C'nin üzerine çıkarılabilir veya 150 °C'nin altına düşürülebilir. İstenen lehimleme sıcaklığına göre farklı erime noktalarına sahip lehim pastaları seçilebilir.
R, RMA ve RA lehim pastası
Genel sıvı akış etkinliği sınıflandırma ilkesine göre, lehim pastası üç sınıfa ayrılabilir: etkin olmayan (R), hafif etkin (RMA) ve etkin (RA).
Lehim pastasının viskozitesine göre
Lehim pastasının viskozitesi büyük ölçüde değişebilir; genellikle 100 ile 600 Pa·s arasında değişir ve hatta 1000 Pa·s'yi aşabilir. Seçim, kullanılan dağıtım sürecine bağlıdır.
Lehim pastasının temizleme yöntemine göre
Lehim pastası, temizleme yöntemine göre organik çözücü ile temizlenen, suda çözünen ve temizlemeye gerek olmayan türler olarak sınıflandırılabilir.
Organik çözücü içeren lehim pastası:
Lehimleme işlemi sırasında bu tür kalay macunu daha yüksek "kalaylama hızı" sergiler ve iyi "lehimleme sonuçları" sağlar. İşlem tamamlandıktan sonra PCB yüzeyinde daha fazla reçine kalıntısı kalır. Çalışanlar temizlik maddeleri kullanarak bu kalıntıları temizleyebilir. PCB, kalıntı kalmadan parlak bir görünüm kazanır; bu da iyi bir yalıtım direnci sağlar ve çeşitli elektronik performans testlerini geçmesini garanti eder.
Suda çözünen lehim pastası:
Eski üretim tekniklerinin yol açtığı PCB yüzeyindeki aşırı kalıntı nedeniyle, ürün kalitesi ve elektronik performans olumsuz etkilenmiştir. O dönemde kullanılan temizleme süreçleri çoğunlukla çevreye zararlı olan ve birçok ülkede yasaklanmış olan CFC'lerin kullanımını içeriyordu. Buna çözüm olarak, lehimleme sonrası temizleme imkanı sunan ve çevre gerekliliklerini karşılarken ürün maliyetlerini düşüren suda çözünür lehim pastası ortaya çıkmıştır.
Temizlik gerektirmeyen lehim pastası:
Lehimleme işleminden sonra PCB yüzeyi nispeten pürüzsüz ve kalıntı miktarı minimum düzeyde olduğundan, ek temizlik gereksinimi ortadan kalkar. Çeşitli elektriksel performans testlerinden geçirilebilir. Bu tür lehim pastası, lehimleme kalitesini garanti etmekle kalmaz, aynı zamanda üretim sürecini kısaltır ve verimliliği artırır.
Lehim Pastasının Saklanması ve Kullanımı
Saklama:
Lehim pastası teslim alındığında, teslimat saati, raf ömrü, model vb. bilgileri kaydedin ve kabul kontrolünü gerçekleştirin. Gerekirse, tedarikçi tarafından sağlanan teknik özelliklere göre test ve doğrulama işlemlerini yapın.
Her lehim pastası partisi ayrı olarak depolanmalı ve dağıtım sırasında ilk giren ilk çıkar prensibi uygulanmalıdır.
Lehim pastası, 5-10 °C'lik bir ortamda kapalı bir şekilde depolanmalıdır. Yüksek sıcaklıklar, akı ile alaşımlı lehim tozu arasında kimyasal bir reaksiyona neden olarak viskozitenin artmasına ve basılabilirliği etkilemesine yol açabilir. Düşük sıcaklıklar (0 °C'nin altında), akıdaki reçinenin kristalleşmesine neden olarak lehim pastasının özelliklerini bozabilir.
Kullanım:
Genel olarak, lehim pastası kullanımdan bir gün önce buzdolabından çıkarılmalıdır. En az 2 saat önceden çıkarılması gerekir. Lehim pastası kabı, yalnızca lehim pastası oda sıcaklığına ulaştığında açılmalıdır. Düşük sıcaklıklarda açılması nem emilimine yol açabilir ve bu da yeniden akış sırasında lehim topaklanmalarına neden olabilir. Lehim pastasının ısınmasını hızlandırmak için sıcak hava üfleyici veya klima gibi aletlerin kullanımından kaçının.
Lehim pastasını açtıktan sonra yüzeyini inceleyin. Sertleşmişse veya akı ayrışması meydana gelmişse, özel işlem gerektirir ve kullanılmamalıdır. Lehim pastasının yüzeyi normal görünüyorsa, kullanımdan önce bir karıştırıcı veya elle yavaşça ve eşit bir şekilde karıştırılmalıdır. Lehim pastası, şablon deliklerinden veya kantitatif dağıtıcıdan sorunsuz bir şekilde geçemeyecek kadar viskoz ise, kullanmadan önce uygun bir seyreltici eklenmeli ve iyice karıştırılmalıdır.
Lehim pastasını çıkardıktan sonra, akının buharlaşmasını önlemek için kabı sıkıca kapatın.
Lehim Pastasının Uygulanması:
Lehim pastasının uygulanmasında üç ana yöntem vardır: şırınga ile dağıtım, serigrafi ve şablon baskı. Şırınga ile dağıtım, özel bir dağıtıcı kullanmayı veya varil şeklindeki lehim pastasının elle uygulanmasını içerir ve bu yöntem küçük parti üretim için uygundur. Serigrafi baskı, lehim pastasını PCB'ye aktarmak için üzerine desenler kazınmış naylon veya paslanmaz çelik tellerden yapılmış bir ağ kullanır. Genellikle küçük ve orta ölçekli seri üretimde düşük ila orta yoğunluklu montaj için uygundur. En yaygın olarak kullanılan yöntem, lehim pastasını PCB'ye uygulamak için üzerine desenler kazınmış pirinç veya paslanmaz çelik levhalar kullanan şablon baskıdır. Burada, şablon baskı kullanılırken kullanım yöntemine odaklanacağız.
- Kart boyutuna ve lehim bağlantılarının sayısına göre şablona uygulanacak lehim pastasının başlangıç miktarını belirleyin. Genellikle 200-300 g lehim pastasıyla başlayın (yuvarlanabilirliğini sağlayarak) ve bir süre baskı yaptıktan sonra biraz daha ekleyin.
- Lehim pastası baskısı için ideal sıcaklık 25±3°C, bağıl nem ise %60'tır. Daha yüksek sıcaklıklar, lehim pastasının nemi emmesine ve yeniden akış sırasında lehim topaklarına neden olabilir.
- Lehim pastası, kullanılmadan 30 dakikadan fazla şablon üzerinde kalırsa, uygulamadan önce bir ekran yazıcısının karıştırma fonksiyonu kullanılarak karıştırılmalıdır.
- Lehim pastasını PCB üzerine uygulamanın anahtarı, bileşenlerin lehim pedlerine doğru yerleştirilmesini sağlamaktır. Uygulama yanlışsa, lehim pastası silinmeli ve yeniden uygulanmalıdır (temizlemeye gerek olmayan lehim pastasını silmek için alkol kullanmayın).
Geri dönüşüm:
Kullanım aralıkları uzun olursa, lehim pastası tekrar kullanılana kadar kabına geri konulmalı ve sıkıca kapatılmalıdır. Prensip olarak, lehim pastası açıldıktan sonra aynı gün içinde kullanılmalıdır. Şablondan kazınan lehim pastası da kapatılmalı ve buzdolabında saklanmalıdır.
Diğer hususlar:
Devre kartına bileşenleri zamanında monte etmek için yeniden baskı yapıldığında, baskıdan sonra lehim pastası temizliği zamanından daha fazla yapılmalıdır. Reflow lehimleme işlemini tamamlamak için devre kartının montajını mümkün olduğunca 4 saat içinde bitirin. Devre kartının reflow lehimlemesi yapıldıktan sonra temizlik gerekiyorsa, temizlik aynı gün içinde tamamlanmalıdır; bu, lehim pastası kalıntılarının devre üzerinde korozyona yol açmasını önler.
Lehim Pastası Nasıl Seçilir?
Akı Etkinliğinin Seçimi
Akı, lehim pastasının ana bileşenlerinden biridir. Lehim pastasında üç farklı akı türü kullanılabilir: R akı (rosin akı), RMA akı (orta derecede aktive edilmiş rosin akı) ve RA akı (tamamen aktive edilmiş rosin akı). Orta derecede aktive edilmiş ve tam olarak aktive edilmiş rosin akışkanlarındaki aktivatörler, metal yüzeyden oksit tabakalarını ve diğer yüzey kirleticilerini gidermeye yardımcı olarak, lehimlerin yüzeye monte edilmiş pedlere ve bileşen uçlarına veya pimlerine yapışmasını kolaylaştırır. Akışkan aktivitesinin seçimi, yüzeye monte edilmiş baskılı devre kartının temizliğine ve bileşenlerin tazeliğine bağlıdır. Genel olarak, orta aktivite seçilebilir; gerekirse yüksek aktivite veya aktive edilmemiş seviyeler, hatta süper aktive edilmiş seviyeler de tercih edilebilir.
Viskozite Seçimi
Lehim pastasının viskozitesi, uygulama yöntemine göre seçilmelidir; lehim pastasının viskozitesi ise uygulama sürecinin özelliklerine (şablon ağ göz aralığı, silecek hızı vb.) bağlıdır. Serigrafi baskı için tipik viskozite aralığı 100-300Pa'dır. Şablon baskı için 200-600Pa aralığında daha yüksek bir viskozite seçilmelidir. Dağıtım uygulamaları için viskozite 100-200Pa civarında olmalıdır.
Metal İçeriği Seçimi
Lehim pastasındaki metal içeriği, lehim bağlantılarının boyutunu belirler. Lehim bağlantılarının boyutu, metal yüzdesinin artmasıyla birlikte artar. Bununla birlikte, belirli bir viskozitede metal içeriğindeki en ufak bir değişiklik bile lehim bağlantılarının kalitesini önemli ölçüde etkileyebilir. Örneğin, aynı lehim pastası kalınlığında metal içeriğinde %10’luk bir değişiklik, bağlantıyı aşırı kaliteden yetersiz kaliteye kaydırabilir. Genel olarak, yüzeye monte bileşenler için kullanılan lehim pastasının metal içeriği %88 ile %90 arasında olmalıdır.
Lehim Tozu Parçacık Boyutu Seçimi
Lehim tozu parçacıklarının şekli, lehim pastasının oksijen içeriğini ve baskı özelliklerini belirler. Küresel toz parçacıkları, eliptik olanlara göre daha üstündür ve daha küçük küresel parçacıkların oksidasyon eğilimi daha düşüktür.
