Флюсы паяльные, припои, паяльная кислота
Обзор
Принцип действия, характеристики паяльных флюсов
Для облегчения соединения деталей и печатной платы требуется нагрев металла. При этом на его поверхности образуется оксидная пленка, снижающая способность припоя соединяться с металлическими деталями. Решить проблему позволяет флюс для пайки (паяльный жир). При комнатной температуре данное химическое соединение остается инертным, а для получения полезных свойств требуется его интенсивный нагрев. Флюсы могут добавляться в припой или наносятся непосредственно на металлические поверхности для предотвращения нежелательного окисления.
Таким образом выполняются сразу три задачи:
- растворение оксидной пленки, образовавшейся на поверхности обрабатываемого металла;
- роль кислородного барьера для предотвращения дальнейшего окисления;
- улучшение смачивания поверхностей, подлежащих пайке.
Одним из главных требований к флюсам является способность выдерживать высокие температуры, сохраняя при этом все полезные эксплуатационные свойства.
Виды флюсов для пайки
Флюсы могут быть органическими или неорганическими соединениями. Выбор определенного варианта зависит от предполагаемого применения. Большинство органических флюсов не обладает коррозионными свойствами. Однако некоторые разновидности, в особенности кислотные, могут вызывать коррозию. Поэтому использование последних требует особого внимания. Также следует учитывать, что несоблюдение рекомендаций производителя может стать причиной ухудшения электрических свойств готовых печатных плат и проводов.
Основой органических флюсов являются следующие компоненты:
- активаторы (активные вещества, воздействующие на оксиды металлов);
- протекторы (предохраняют поверхности от образования оксидного слоя);
- растворители для поддержки оптимальной консистенции;
- разнообразные добавки (ингибиторы коррозии, стабилизаторы, загустители и красители).
Неорганические флюсы подразделяются на два типа — канифольные и синтетические. По консистенции и способу фасовки различают следующие разновидности — жидкости, пастообразные и водорастворимые порошки.
Флюсы для пайки (паяльником с жалом или феном) при помощи мягких припоев нужны для очистки окисленных металлических поверхностей и для улучшения активации и смачиваемости уже спаянных поверхностей, минимизации дефектов и обеспечения защиты мягкого припоя и места пайки от окисления. Предварительный нагрев необходим при удалении основы флюса, при уменьшении и активации термоудара по печатным платам и компонентам, изготовленным из различных материалов.
Жидкие флюсы могут быть применены при пайке волной и двойной волной припоя, которые используются в технологиях монтажа компонентов в отверстия или смешанного монтажа. Некоторые виды активно применяют также для ручной пайки на опытном производстве и для ремонта.
Припои делятся на две группы: легкоплавкие (температура плавки от 50 до 400 градусов) и тугоплавкие (температура плавки более 500 градусов). Легкоплавкий материал используется для пайки черных и цветных металлов и их сплавов (алюминий, медь и так далее) припоями олово-свинец. Вещества тугой плавки применяются для пайки черных и цветных металлов серебренными, медными медно-латунными припоями.
Во время пайки флюсы растворяют при помощи оксидов и сульфидов, обеспечивая защиту поверхностей от окисления, а также снижают поверхностное натяжение припоя.
Классификация, а также требования и методы испытаний флюсов прописаны в стандарте IPC/ANSI-J-STD-004, по которому выделяют флюс нескольких типов.
|
Активность флюса (% содержание галогенов) |
Канифольные Rosin (RO) |
Синтетические Resin (RE) |
Органические Organic (OR) |
|---|---|---|---|
| Низкая (0%) | ROL0 | REL0 | OORL0 |
| Низкая (<0,5%) | ROL1 | REL1 | OORL1 |
| Средняя (0%) | ROM0 | REM0 | OORM0 |
| Средняя (0,5 – 2,0%) | ROM1 | REM1 | OORM1 |
| Высокая (0%) | ROH0 | REH0 | OORH0 |
| Высокая (>2,0%) | ROH1 | REH1 | OORH1 |
Рекомендации по выбору
В настоящее время все чаще применяется флюс на органической основе благодаря хорошей активности даже на бессвинцовых покрытиях, а также минимальному количеству остатков и небольшому количеству твердых частиц, что дает возможность наносить его методом распыления, а также в системах селективной пайки волной. Флюс, имеющий основу из канифоли (используется для пайки мелких компонентов и микросхем) или синтетическую основу, обладает свойством оставлять пленку на поверхности после испарения растворителя, что позволяет минимизировать дефекты, однако после пайки с его использованием остается большее количество остатков, не всегда пригодных для нанесения методом распыления или применения в системах.
Если в качестве растворителя для органического флюса при пайке используется вода, то на оборудование накладывается необходимость большой зоны, которая нужна для предварительного нагрева для испарения растворителя. Однако такой флюс обладает более высокой стабильностью, оставляет минимум остатков после пайки и может наноситься всеми методами флюсования. После процесса работы остатки водосмываемых флюсов необходимо немедленно удалить во избежание негативного влияния на оборудование.
Перед тем, как начать серийное использование нового флюса, следует провести испытание на его растекаемость, а также проверить коррозионное воздействие остатков и изменения поверхностного сопротивления изоляции после окончания пайки. Способы проведения подобных испытаний приводятся в стандарте IPC-TM-650. Выбирая флюс для пайки, необходимо учитывать требования стандарта IPC/ANSI-J-STD-004, а также принять во внимание следующие факторы:
- назначение и конструктивные особенности электронной техники;
- требования к внешнему виду изделий;
- способ нанесения флюса распылением или пеной;
- необходимость влагозащиты и необходимость использования влагозащитных материалов без предварительного удаления остатков флюса;
- активность флюса должна быть достаточной для того, чтобы обеспечить хорошую очистку и смачивание поверхностей припоем. В процессе пайки двойной волной припоем во время прохождения второй волны на поверхности должно оставаться достаточное количество флюса. Чем более пригодны к пайке печатные платы, а также компоненты, тем менее активный флюс (нейтральный) может быть использован.
- температура технологического процесса пайки;
- технология пайки и возможность использования данного типа флюса;
- совместимость флюса с другими материалами, используемыми при сборке изделия.
Рекомендации по применению
Для достижения хороших результатов пайки следует отрегулировать технологические параметры и поддерживать их на нужном уровне. Для регулировки параметров нужно их измерить. Измерения времени и температуры на поверхности печатного узла производятся с помощью устройств измерения профилей температуры.
Влияние на результат оказывает топология печатной платы, в особенности если речь идет о многовыводных компонентах с большим количеством выводов, которые расположены близко друг к другу. В этом случае пайка волной проблематична, и следует применять пайку оплавлением. Если контактные площадки имеют оптимальную конструкцию, изоляционные расстояния между ними зачастую составляют менее 0,5 мм, что повышает вероятность возникновения перемычек припоя после окончания пайки.
При необходимости в начале сборки следует провести предварительную очистку печатных плат. Степень их ионных загрязнений на печатных платах не должна превышать 5 х 10^(-7) г/кв.см.
Основными технологическими параметрами процесса пайки волной являются:
- Температура при работе с жидкими флюсами. Рекомендуется наносить флюс для пайки при температуре окружающей среды 18-25 градусов Цельсия.
- Параметры конвейера. Рекомендуется устанавливать угол наклона конвейера в пределах 5-9 градусов. Оптимальным углом наклона, обеспечивающим стекание избытков припоя и препятствующим возникновению перемычек и сосулек припоя, является угол 7 градусов. При выставлении скорости конвейера учитывается конструкция и ритм работы всей производственной линии, а также температура предварительного нагрева и время контакта печатных плат с волной припоя. Обычно для достижения хорошего качества пайки рекомендуется скорость в диапазоне 90-130 см/мин.
- Требования к воздуху. Используемый в системе флюсования сжатый воздух, необходимо очистить от частиц масла и воды, и он должен иметь контролируемую температуру.
- Способы флюсования. Флюс обычно наносится распылением или методом пенного флюсования.
Нанесение флюса распылением
Флюсование методом распыления имеет следующие достоинства:
- снижение количества остатков после окончания пайки;
- точность контроля толщины флюса (1-2 мкм);
- пониженный расход флюса;
- уменьшение расхода растворителя;
- отсутствие капель флюса в зоне предварительного нагрева.
При нанесении флюса методом пенного флюсования следует использовать трубчатые фильтры, образующие мелкопузырчатую пену,которая обеспечивает улучшенное смачивание по сравнению с обычной пемзой, особенно при сквозной металлизации. К тому же эти фильтры отличаются большой надежностью, меньше склонны к забиванию, и даже в том случае, если один из элементов выйдет из строя, это не нарушит производственный процесс. При переходе на новый флюс необходимо провести замену флюсующего камня. Величина давления зависит от конструкции конкретной системы пайки. Следует отрегулировать расстояние между печатной платой и пеной и исключить попадание флюса на верхнюю сторону платы.
Применение флюсов на водной основе
Чистая вода плохо пенится из-за высокого поверхностного натяжения. Это делает флюсы паяльные на водной основе идеальным для нанесения методом распыления и в то же время подходящим для пенного флюсования. Стабильная пена достигается добавлением небольших количеств поверхностно-активных веществ в сочетании с высоким поверхностным натяжением. Благодаря присутствию ПАВ обеспечивается хорошая стабильность пены и высококачественное флюсование.
Для обеспечения высокого качества пайки необходимо обеспечить постоянный контроль качества и состава флюса посредством добавления растворителя. При необходимости можно корректировать уровень содержания твердых частиц путем добавления свежего флюса.
Температура предварительного нагрева определяется конструкцией печатных плат, температурой испарения растворителя и температурой, которая необходима для активации флюса. В таблице приведены общепринятые режимы для флюсов на спиртовой основе.
| Тип печатной платы | Температура на печатной плате |
|---|---|
| Односторонняя или гибкая | 80-90 °С |
| Двухсторонняя | 90-120 °С |
| Многослойная (до 4-х слоев) | 105-120 °С |
| Многослойная (более 4-х слоев) | 110-130 °С |
Выбирая температуру предварительного нагрева, следует руководствоваться температурами, рекомендуемыми производителем флюса для пайки. Эта информация содержится в техническом описании каждого конкретного флюса. Для флюсов на водной основе следует увеличить температуру нагрева до 130-140 градусов Цельсия, чтобы обеспечить полное испарение воды. Особого внимания требует работа с многослойными печатными платами, где тщательный предварительный подогрев должен обеспечить хорошее качество пайки сквозных отверстий.
Чтобы купить паяльный флюс в нашем магазине, позвоните по телефону или воспользуйтесь формой обратной связи. Наши специалисты расскажу об актуальных ценах и ответят на все интересующие вопросы. Закажите качественный паяльный флюс в «Остек-Интегра».