Многокомпонентные сварочные смеси подвержены влиянию внешних факторов. Условия, необходимые для правильного хранения, указаны на упаковке. Их необходимо прочитать и строго соблюдать
Как пользоваться паяльной пастой
Нанесение сварочной пасты при обработке поверхности является одним из самых ответственных этапов процесса сборки. Этот процесс ответственен за 65-70% всех дефектов. Очень важно выбрать технику нанесения сварочной пасты таким образом, чтобы обеспечить точность сварного шва, сократить время на сварку и сборку печатной платы и повысить производительность всего сборочного участка.
В настоящее время сварочная паста наносится в основном двумя методами. Использование этих двух методов зависит как от компании, так и от типа производимых электронных изделий.
№ 1. Дозирующий метод. Этот метод также называют методом дозирования. Паяльная паста наносится вручную или с помощью автоматических дозаторов. Эта техника рекомендуется для монтажа flip-chip, CSP и BGA компонентов на печатную плату при создании прототипов и мелкосерийном производстве. Техника дозирования также используется для работы с полупроводниковыми кристаллами, например, для фиксации или герметизации. Для дозирования используется паяльная паста с пониженной вязкостью, что значительно облегчает работу.
№ 2. метод трафаретной печати. Сварочная паста наносится давлением через отверстия (отверстия в шаблоне) с помощью специального инструмента — бритвенного ножа. Оборудование для нанесения может быть автоматическим, полуавтоматическим или ручным. Первые два типа обеспечивают высокую повторяемость и точность, поэтому их используют на заводах с массовым и серийным производством.
Трафаретная печать более производительна и точна, чем дозаторная, но возникают проблемы с зазорами между пластинами менее 0,4 мм. Поэтому все чаще используются другие методы сварки пасты.
Нанесение паяльной пасты вручную
Иногда возникает необходимость пайки печатных плат и микросхем в домашних условиях. При использовании этой техники необходимо соблюдать следующее:
- паяльная паста может наноситься на платы с очень мелкими компонентами;
- можно пользоваться паяльным феном или паяльником средней мощности;
- паяльную пасту применяют, только если нет качественной альтернативы.
Как правильно паять вручную. Чтобы добиться качественной пайки, необходимо соблюдать определенные правила:
- перед началом работы хорошо обезжирить и просушить микросхему/плату;
- для проведения технологической пайки плата должна быть в горизонтальном положении;
- на места соединения паста наносится максимально равномерно;
- при использовании фена для нижнего подогрева аккуратно просушиваем всю поверхность платы;
- после того как на обрабатываемой плате испарится весь флюс, увеличиваем температуру фена, чтобы обеспечить качественное соединение.
После сварки проводится дополнительная очистка специальным средством.
Особенности ручного использования сварочной пасты Хотя в заводских условиях все производственные процессы автоматизированы, для ручного использования требуются некоторые навыки. Помимо обязательного обезжиривания и сушки пластины перед началом работы, необходимо соблюдать следующее.
- субстанция пасты. Она не должна быть ни жидкой, ни вязкой, оптимальный вариант – «сметанообразное» состояние;
- качество припоя. Уровень смачивания должен контролироваться на протяжении всей пайки;
- на плоскость платы наносится только тонкий слой паяльной пасты, более толстый – для SMD-компонентов;
- для уборки шламов и осадков, образующихся при пайке, можно использовать паяльник с насадкой в виде специального жала («микроволна»);
Пасту следует хранить при температуре +2…10°C не более 6 месяцев.
Новые технологии
Ручная пайка очень непроизводительна и неточна при больших объемах и массовом производстве. Поэтому компании по производству электроники установили автоматическое оборудование, которое наносит паяльную пасту методом трафаретной печати. Из-за этих ограничений были разработаны новые методы, которые являются более точными и производительными. Хотя новое оборудование требует больших затрат на переоборудование, приобретение и установку, оно оказывает незначительное влияние на стоимость продукции, поскольку сокращается процесс сборки. К ключевым инновациям относятся следующие.
Optipad Эта технология нанесения сварочной пасты использует светочувствительную маску. Она позволяет работать по принципу трафаретной печати. Базовая маска является кислотостойкой. Трафаретная маска наносится поверх нее и является щелочестойкой. Возможен и обратный процесс. В этом случае базовая маска является щелочестойкой, а трафаретная — кислотостойкой. Отверстия формируются с помощью фотолитографии, поэтому точность технологии Optipad намного выше, чем при использовании обычных трафаретов. После нанесения трафаретной маски клейкая паста заполняет отверстия и после расплавления формирует контактные площадки. Толщина клея зависит от толщины трафарета. После охлаждения сварочная маска удаляется.
PPT (Precision Pad Technology). В этой технологии используется внешний тонкий трафарет, который помещается на готовую печатную плату. Паяльная паста наносится через отверстия в паяльной маске, а затем расплавляется. Отличие от традиционной технологии заключается в гораздо более высокой точности. Внешний трафарет используется только для нанесения нужного количества пасты на отверстия в маске. Поэтому нет необходимости в его точном размещении. Все неточности устраняются на этапе расплавления сварочной пасты.
Что это такое и для чего нужны?
Сварочная паста представляет собой вязкую структуру, содержащую припой, флюс, различные летучие растворители и специальные клеящие компоненты. В зависимости от химического состава флюса и клея температура плавления, технология обработки, а также возможности очистки платы могут быть различными.
Известно, что пайка допустима для соединения компонентов, если используется материал, температура плавления которого достаточно ниже, чем температура плавления тех же компонентов. По этой причине для простейших схем в быту чаще всего используется сварка с применением флюса или кислоты. Сварочные пасты содержат в своем составе 2 компонента, а также их различные примеси, благодаря чему процесс сварки ускоряется во много раз. Кроме того, пасты часто используются при производстве электроприборов.
К основным сварочным материалам относятся сплавы со свинцом, а также оловом или серебром, но чаще всего используются бессвинцовые сварочные пасты.
Флюс действует как обезжиривающее вещество в структуре. Также полезно использовать клей-сварочный агент, который облегчает припаивание SMD-компонентов к рабочим поверхностям. Однако чем больше плата, тем больше плотность компонентов и тем важнее паста для пайки.
Паяльные пасты также широко применяются в производстве. Их используют для сварки кузовов автомобилей, монтажа поверхностей, ремонта кабелей и пайки светодиодов.
Сварочная паста является эффективной и выгодной заменой обычной пайки, конечно, при условии правильного выбора марки и флюса, используемого в ее основе.
Основными преимуществами материала являются простота использования и чистота печатной платы, которая достигается за счет точного дозирования соединения. Единственным недостатком этих паст является их короткий срок службы, который в среднем составляет менее полугода. После этого консистенция пасты начинает распадаться на фазы, и продукт становится непригодным для использования.
Характеристики и требования
Качество сварочной пасты в основном определяется по данным испытаний в соответствии с признанным международным стандартом J-STD-005. Он включает в себя следующие виды испытаний:
- 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.
Обратите внимание, что при производстве электроники и светодиодных изделий лучше использовать пасты с дозаторами или трафаретами — их можно равномерно распределить по поверхности с определенной точностью. Это приводит к значительной экономии паяльного материала.
Обзор видов
Сварочные маски можно классифицировать по-разному.
По флюсу
Существует три основных типа сварочных паст:
- водосмываемые;
- канифольные;
- безотмывочные.
Подгруппа канифольных флюсов традиционно представлена неактивированными, умеренно активированными и активированными составами. Флюсы, не прошедшие процесс активации, являются наименее активными.
Флюсы средней активности являются наиболее востребованными — они быстро и эффективно очищают подложку, равномерно распределяются и смачивают соединяемые детали. Однако нередко на таких соединениях появляется ржавчина. После завершения сварочных работ всю рабочую зону следует очистить горячей водой или специальными растворителями.
Сильноактивированные флюсы обычно используются для связывания сильно окисленных компонентов — в этом случае спирт следует разбавить органическими растворами и промыть этой смесью рабочую зону после сварки.
Флюсы на водной основе обычно производятся на основе органических кислот. Они отличаются наибольшей активностью, способствуют формированию качественного шва, но требуют особенно тщательной очистки — это можно сделать с помощью обычной горячей воды.
Если вы работаете с флюсами из натуральных и полимерных смол, их не нужно смывать, даже если на поверхности деталей после сварки появляются остатки — это никак не вредит изделию, остатки не проводят электричество, они устойчивы к процессам окисления. Если вы хотите его смыть, используйте растворитель.
По припою
Компоненты для сварки обычно представляют собой эвтектические сплавы свинца и олова с удельным весом около 62-63 % и могут быть изготовлены с серебром или без него. В редких случаях для сварки используются также полностью бессвинцовые сплавы олова с удельным весом 95-96 %. Обычно добавляется серебро, которое может содержать или не содержать медь.
По температуре
Технические и функциональные параметры сварочной пасты основаны на ее химическом составе, который определяет такие ключевые параметры, как пластичность, прочность, температура плавления и другие. Одним из оснований для классификации пасты является степень нагрева, при которой начинается плавление.
Большинство паст, используемых для склеивания панелей и крепежа, плавятся при температуре от 180 до 300 градусов — таким образом, это низкотемпературное склеивание. Кроме того, выпускаются пасты для высокотемпературной сварки — в этом случае уровень нагрева превышает 550-600 градусов и даже может достигать 1000-1100 градусов. В качестве основы для таких паст используются серебро, фосфор, германий, кремний или цинк.
Низкотемпературные пасты обычно изготавливаются из свинца или олова, к которым также добавляется небольшое количество сурьмы, способной снизить температуру плавления до 90 градусов.
Как пользоваться паяльной пастой?
В настоящее время паяльная паста признана эффективным средством пайки поверхностных контактов микросхем и печатных плат. В то же время существуют определенные трудности в работе, которую в домашних условиях можно охарактеризовать как сложный технологический процесс, а способ использования паяльной жидкости должны посоветовать профессионалы. Основные преимущества технологии можно суммировать следующим образом:
- Нанесение паяльной пасты допустимо к печатным платам с очень мелкими деталями и компонентами.
Применение паяльной пасты на печатной плате
- Не требуется использование паяльника с высокой рабочей температурой, можно применять паяльный фен или паяльники со средними нагрузочными характеристиками.
- Паста применяется для тех случаев, когда нет других вариантов обеспечения качественного соединения поверхности.
Общая классификация паяльных паст для микросхем и печатных плат.
Согласно общепринятым правилам и нормам, для применения паяльной пасты в быту и на производстве допускаются следующие компоненты.
- Припои с порошкообразными формами и вариантами дробления.
- Флюсовые компоненты.
- Связующие материалы.
- Общие добавки и специальные активаторы.
В качестве компонентов флюсов используются олово, серебро, а также обычный свинец. Однако использование свинца отходит на второй план, и паяльная паста наносится с использованием бессвинцовых компонентов через трафареты.
Кроме того, для каждого компонента перед нанесением паяльной пасты используется специальный флюс, который действует как своего рода обезжириватель. В большинстве групп сварочных паст в основном используются SMD-компоненты, а срок службы сварочной пасты составляет максимум 6 месяцев из-за активных химических компонентов. Однако в этот период важно помнить, что паяльная паста должна храниться только при определенной температуре, то есть от +2 С до +10 С.
Варианты приготовления паяльной пасты
Помимо основных ингредиентов, составляющих основу материала, в инструкциях по применению сварочных паст есть несколько типов и категорий:
- Безотмывочный.
- Отмывочный.
- Растворимый вариант, на основе водной жидкости.
- С содержанием галогенов.
- Без содержания галогенов.
Свойства сварочной пасты при использовании в определенных условиях зависят от наличия основных и вспомогательных ингредиентов, но в любом случае в пастах на неводной основе всегда присутствует канифоль. В этом случае для промывки необходимо использовать слабый растворитель.
Как правильно промывать сварочную пасту?
Для достижения наилучшего результата при сварке рекомендуется придерживаться определенных правил:
- Проводим качественное обезжиривание поверхности платы при помощи специальных препаратов, затем обеспечиваем просушку микросхемы и платы.
- Платы фиксируем только в горизонтальном положении для проведения технологической пайки.
- В местах соединения равномерно наносим пасту.
- Наносим на ножки деталей SMD пасту, помимо основных компонентов рабочей платы микросхемы.
Условия хранения
Многокомпонентные сварочные смеси подвержены влиянию внешних факторов. Условия, необходимые для правильного хранения, указаны на упаковке. Их необходимо прочитать и строго соблюдать
Всегда указывается не только соответствующая температура хранения, но и диапазон возможных отклонений.
Как правило, температура хранения более 30 ℃ приводит к необратимому ухудшению свойств смеси. Очень холодная среда может нарушить работу исполнительных механизмов, содержащихся в сварочной или теплопроводящей пасте.
Большое значение имеет время, необходимое для того, чтобы паста достигла комнатной температуры. Это важно знать:
- как долго ее нужно перемешивать;
- какая температура и влажность воздуха должны выдерживаться при использовании пасты;
- сколько ее можно хранить при указанных условиях.
Если воздух в сварочной пасте влажный, в сварочной пасте могут образоваться сварочные шарики из-за поглощения воды. Сроки и условия хранения сварочной пасты зависят от ее состава. При соблюдении инструкций производителя качество сварочной пасты соответствует ожиданиям.
Для водопроводных систем
Совершенно отдельную группу составляют составы паст, предназначенные для сварки фитингов из меди и ее сплавов в системах водоснабжения. К этим составам применяются специальные требования, строго регламентированные ГОСТом.
Ни один из компонентов пасты не должен быть токсичным. Расход должен полностью исключать окисление сварного шва и попадание продуктов коррозии в воду.
Пасты для воды абсолютно непригодны для работы с электронными схемами по многим причинам, особенно потому, что в них часто добавляют медь или серебро для увеличения прочности соединения. Такие составы бесполезны в электронных системах.
Зачем нужна паяльная паста
Сварочная паста представляет собой смесь клея и флюса. Она часто используется для пайки микросхем SMD и плоских схем.
Она отличается от обычной пайки проволокой 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.
Паста также продается в шприцах. В таком виде можно использовать плунжер для распределения количества клея на пластине. Используйте иглу с большим диаметром. После нанесения пасты убедитесь, что вы покрыли ее, независимо от времени. В противном случае шарики в высохшем флюсе затвердеют, и он потеряет свои свойства.
Какую пасту купить
Самым известным производителем является Mechanic. Он продается в шприцах и банках. Температура его плавления составляет 180°C. Хранится он при температуре от 0°C до +10°C.
Диаметр сфер не превышает 20 микрометров. По этой причине домашнее производство значительно уступает заводскому методу.
С каким флюсом использовать
Спиртовая канифоль и потная смазка не подходят. Они слишком сильно дымят и не увлажняют поверхность глобул, образующихся после пасты. Лучше использовать пастообразный флюс.
Недорогие варианты включают RMA 223 или его высококачественные клоны.
Не покупайте флюсы менее чем за 4 доллара. Они слабые, плохо работают, дымят и не отвечают требованиям качества для пайки BGA.
Флюс для использования в домашних условиях — это Interflux IF 8300.
Среди прочих можно попробовать Martin HT00.0017, который является дорогим и хорошо протестированным.
Применение
Он в основном используется для BGA, SMD, восстановления контактов и пайки разъемов.
Температура плавления зависит от производителя. Обычно это до 200 °C.
С помощью этих же микросфер можно восстанавливать контакты. При воздействии температуры они образуют расширенную чугунную поверхность.
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.
