Припои для бессвинцовой пайки.

Решение экологических проблем при утилизации электронной аппаратуры потребовало изъятия из обращения припоев, содержащих свинец.

Основным недостатком бессвинцовых припоев является большая температура плавления (по сравнению с припоем ПОС-61) и плохая смачиваемость. Поэтому ответственную аппаратуры паяют припоем олово-свинец, а бессвинцовыми - бытовую РЭА.

Самые дешевые заменители ПОС – сплавы на основе олова и меди,

Sn99,3 Cu0,7 – t^o плавления 227^о используется для пайки волной припоя. Обладает плохой смачиваемостью, низкой прочностью и высокой t^o плавления.

Лучшими свойствами обладают сплавы на основе олова и серебра

Sn96,5Ag3,5 – t^o плавления 221^о применяется в Японии более 15лет,

Sn95,5Ag3,8 Cu0,7 - t^o плавления 217^о признан наилучшим сплавом для замены ПОС в массовом производстве.

Sn93,5Ag3,5 Bi3 t^o плавления 206^о-213^о в применении ограничен из-за содержания дорогостоящего висмута

Применяются припои с содержанием цинка. Стоимость меньше, чем у серебросодержащих, но соединение не высокого качества.

Sn89Zn8Bi3 – t^o плавления 189-199^о

Для низкотемпературной пайки до 200^о используют припои на основе олова, висмута, индия. Имеют высокую стоимость, но не обеспечивают достаточной надежности паек. Применяются для пайки элементов чувствительных к перегреву.

Sn 42Bi58 - t^o плавления 135-140^о

Sn48 In52 - t^o плавления 115-120^о

 

Флюсы.

Предназначены для применения в технологическом процессе пайки и горячего лужения в качества вспомогательного материала.

К флюсам предъявляются следующие требования:

1. Температура плавления флюса должна быть на 50^о – 100^О ниже температуры плавления припоя.

2. В процессе пайки флюс должен защищать спаиваемые металлы и припой от окисления.

3. Повышать смачиваемость и жидкотекучесть припоев.

4. Не должны вызывать коррозию и не должны вступать в химическую реакцию с соединяемыми металлами.

5. должен обеспечивать безопасность во время пайки (быть взрывобезопасным, не выделять удушливых и токсичных газов).

6. Флюс должен быть экономичным. Учитывается не только стоимость флюса, но и затраты на промывку.

При маркировке флюсов используется следующее обозначение:

Ф – флюс, К – канифоль, Сп – спирт этиловый, Гл – глицерин, С – салициловая кислота, Фс- ортофосфорная кислота, Ц – хлористый цинк.

По применению и по интенсивности воздействия флюсов на спаиваемые поверхности их делят на четыре вида:

1. Бескислотные (неактивные) флюсы. Изготавливаются на основе канифоли с добавлением спирта, глицерина, этилацетата (ФКСп, ФКЭт).С места пайки удаляется органическими растворителями (спиртом или спирто-бензиновой смесью). Применяются для пайки РЭА. Могут использоваться в качестве консерванта печатных плат.

 

2. Антикоррозийные флюсы. Изготовлены на основе органических кислот с добавлением глицерина или на основе смол. Остатки этих флюсов не вызывают коррозии. Применяются в случаях, когда затруднена или не возможна промывка пайки.

 

3. Активированные флюсы. Изготовлены на основе канифоли с активными добавками (не более 5%).В качестве активатора наиболее часто используется салициловая кислота. С места пайки удаляется спиртом или спирто-бензиновой смесью. Применение таких флюсов не требует предварительной зачистки поверхности от тонких слоев оксидов и небольших загрязнений.

ФКТ с добавлением тетрабромида, ФКТС – салициловой кислоты.

В настоящее время широко используют водорастворимые флюсы, не содержащие смолу.

ФТС на основе этилового спирта с добавлением триэтаноламина и салициловой кислоты

 

4 .Активные (кислотные) флюсы. Изготовлены на основе соляной кислоты и хлористых металлов. Хорошо и быстро удаляют оксиды со спаиваемых поверхностей, за счет чего повышается сцепление припоя с металлами, и получается механически прочное соединение. Остатки флюса вызывают интенсивную коррозию, поэтому поверхность после пайки необходимо тщательно промыть (водой). Применяются для пайки корпусов, стоек, шасси и других конструкций.

ФЦА – хлористый цинк и хлористый аммоний+вода. При монтаже разъемов, печатных плат и других элементов РЭА применение кислотных флюсов категорически запрещено.

 

Контактолы.

Представляют собой синтетические смолы с токопроводящим наполнителем, в качестве которого используют мелкий порошок никеля, серебра, палладия и др. По сравнению с припоями имеют высокую прочность, эластичность, коррозионную стойкость. Недостаток – удельное сопротивление контактолов в 5-100 раз выше, чем у припоев. Выбор марки зависит от цели применения и требований, предъявляемых к соединению. Контактолы применяют в качестве токопроводящих клеев, красок, эмалей и покрытий для защиты приборов от влияния внешних электромагнитных полей. Основное назначение - получение электрического контакта между металлами и полупроводниками, создание электродов и токопроводящих цепей на диэлектриках. Обозначение К – 7 серебросодержащий, КП – с палладием, КН – с никелем. Цифра обозначает № разработки.

Паяльные пасты.

Паяльная паста – это однородная смесь мелкогранулированного припоя и флюса-связки. Свойства паяльной пасты зависят от процентного содержания металлической составляющей, типа сплава, размеров частиц припоя и типа флюса.

К паяльным пастам предъявляются следующие требования:

1. не должно происходить разбрызгивания припоя в процессе пайки.

2. хорошая смачиваемость, способность к капиллярному подъему и растеканию;

3. остатки флюса в составе паяльной пасты должны легко отмываться после пайки;

4. минимальное расслоение пасты за счет высокой плотности припоя;

5. хорошая формоустойчивость порций пасты, нанесенных на плату;

6. хорошая клейкость для фиксации элементов на плате;

7. стабильность свойств пасты в течение определенного времени.

 

Состав паяльных паст.

1. Припой. В соответствии со стандартом частицы припоя классифицируют в зависимости от размеров:

Тип 2- диаметр частицы 75-45 мкм

Тип3 – 45-25 мкм

Тип4 – 38-20 мкм

Тип 5 – 25-15 мкм

В настоящее время в производстве электроники используют несколько основных типов припоя:

1.1 Традиционные сплавы – это оловянно-свинцовые эвтектические припои или близкие к ним. Для поверхностного монтажа применяют пасты на основе сплава Sn62/Pb36/Ag2.

1.2 Специальные сплавы для предотвращения эффекта «надгробного камня».

Сплав 63S4 получается путем смешивания частиц припоя разных размеров (тип 3 и 5) и разных сплавов Sn62 и Sn63.

1.3 Бессвинцовые сплавы. Изготавливаются на основе изученных ранее бессвинцовых припоев.

Флюс – связка.

В составе паяльной пасты выполняет две основные функции:

- обеспечивает удаление оксидов с соединяемых поверхностей при нагреве

- удерживает компоненты в процессе установки и пайки за счет образования вязкой массы в сочетании с порошкообразным припоем.

Для паяльных паст используют следующие типы флюсов:

а) флюсы, изготовленные на основе натуральной канифоли с высокой степенью очистки;

б) полимеризующиеся флюсы, не требующие отмывки после пайки;

в) синтетические флюсы на основе синтетических смол.

Решение об отмывке принимают в каждом конкретном случае технологи и разработчики РЭА с учетом конструктивных особенностей плат и условиями эксплуатации РЭА.

 

3. Тиксотропные вещества – это воск, касторовое масло.(тиксотропность – способность сохранять форму) Определяют вязкость и растекаемость пасты, а также отделяемость шаблона при снятии.

 

4. Растворители ( многоатомные спирты с высокой температурой кипения). Определяют время жизни пасты после нанесения на плату

Время хранения паяльных паст до 6 месяцев при температуре 5-10 градусов.

Используют паяльные пасты при температуре 20-30 градусов.