Регистрация Вспомнить пароль

Паяльная паста

Материалы

Сравнительная таблица

Рекомендации
по выбору

Рекомендации
по применению

Файлы для скачивания

Паяльная паста представляет собой однородную массу, состоящую из двух компонентов — припоя в виде порошка и флюса-связки. В автоматизированном производстве такая смесь является наиболее удобной формой применения припоя и флюса для пайки. Обычно паяльные пасты задействованы в технологии SMT (англ. — surface mount technology), но список отраслей использования постоянно расширяется.

Также встречается название SMD (англ. — surface mounted device) или ТМП-технология, предполагающая монтаж электронных компонентов на поверхность печатных плат. На данный момент SMD-технология считается наиболее распространенным способом изготовления печатных плат с электронными компонентами. Характеристики пасты принято определять по типу флюса, по фракции частиц припоя, а также по процентному соотношению металлической составляющей к остальным компонентам состава.

Паяльные пасты должны соответствовать следующим требованиям:

  • создание высококачественных паяных соединений;
  • можно наносить дозировано или с помощью трафаретной печати;
  • склеивающие характеристики, достаточные для удержания припаиваемых компонентов до пайки;
  • устойчивость к растеканию в процессе подготовительного нагревания;
  • отсутствие брызг и образующихся из них шариков припоя;
  • минимальные и легко удаляемые отходы после паяния;
  • подходит для продолжительного хранения без потери необходимых качеств.

Выбор подходящей паяльной пасты зависит в первую очередь от сплава припоя и фракции частиц. Следующими по важности факторами являются основа флюса и технологический способ нанесения. Основу припоя выбирают по совместимости с другими компонентами пайки. Применяемая в технология должна соответствовать стандартам эксплуатации данного изделия, а также требованиям к удалению отходов флюса.

В настоящее время для изготовления электроники используют три основных разновидности сплавов:

  • традиционные;
  • без свинца в составе;
  • рассчитанные на использование при низких температурах.

К традиционным сплавам относятся преимущественно припои с составом эвтектики олово-свинец или близкие к ним. Для технологии поверхностного монтажа рекомендуется применять паяльные пасты на основе припоя с составом Sn62/Pb32/Ag2. Добавление серебра в этот сплав позволяет сделать паяное соединение более прочным и предотвратить миграцию серебра, применяемого в изготовлении микроэлементов.

Припой без свинца позволяет заменить содержащие его аналоги. Причиной перехода на данную разновидность припоя послужило решение европейской комиссии. С 2006 года в Евросоюзе действует законодательный запрет на применение свинца в промышленном изготовлении электроники.

Сплав Sn96,5/Ag3/Cu0,5, обладающий температурой плавления около 220C, представляет собой полноценную замену традиционному свинцовосодержащему составу по электрическим и механическим характеристикам. К дополнительным преимуществам припоя без свинца относятся более высокая прочность и стойкость к термоциклированию. Поэтому с его помощью можно паять компоненты с различными коэффициентами теплового расширения.

Низкотемпературный припой может быть как со свинцом в составе, так и без него. Последняя из перечисленных разновидностей становится особенно востребованной благодаря более распространенному применению чувствительных к нагреву элементов. Припой для низких температур, как правило, содержит индий или висмут. Также в составе могут быть оба металла, что объясняется их способностью понижать порог плавления.

Состав припоя выбирают зависимо от следующих факторов:

  • требования к производственной технологии относительно содержания свинца;
  • требования к эксплуатации готового изделия;
  • наличие термозависимых элементов пайки;
  • тип сплавов для покрытий выводов элементов и печатной платы;
  • необходимость проведения ступенчатой пайки с различными температурными режимами.

При производстве паст используют припой в виде миниатюрных шариков с диметром в десятки микрон. Шарики делают только из припоя наивысшей частоты, добиваясь при производстве минимального количества окислов и высокой сферичности шариков припоя. Наиболее востребованным является порошок Тип 3 и Тип 4, так как он используется для производства большинством производителей электроники.

Выбор оптимального размера частиц припоя в паяльной пасте производится на основании минимального размера апертур в трафарете и минимально шага компонентов. При выборе паст с малым размером частиц следует помнить, что такая паста будет легко наноситься даже через маленькие отверстия трафарета, однако при использовании пасты с маленькими частицами и толстого трафарета велика вероятность получения чрезмерно большой дозы, что приведет к дефектам или продавливанию паяльной пасты под трафарет.

В промышленном изготовлении паст применяется припой наивысшей частоты в виде микроскопических шариков диаметром в десятки микрон. Его применение позволяет свести к минимуму объём окислов в процессе производства. Большинство предприятий, производящих электронные изделия, используют для изготовления своей продукции порошки Тип 3 и Тип 4.

Оптимальный размер частиц припоя в паяльной пасте выбирают согласно минимальному размеру апертур в трафарете и наименьшему шагу между элементами пайки. Выбор пасты с минимальным размером частиц предоставляет пользователю важное преимущество. Такую пасту не сложно наносить даже через самые маленькие отверстия в трафарете. Но если трафарет толстый, то применение пасты с маленькими частицами может привести к дефектам из-за слишком высокой дозировки. К тому же в этом случае паяльная паста может быть продавлена под трафарет.

Флюс в производстве пасты добавляется для выполнения следующие функций:

  • обеспечение клейкости пасты для удержания элементов после их монтажа;
  • создание защитной пленки-протектора от повторного окисления;
  • обеспечение нужных реологических характеристик пасты;
  • удаление оксидной пленки с поверхностей перед пайкой;
  • образование однородного соединения с припоем;
  • сохранность формы отпечатков паяльной пасты;
  • улучшение самоцентрирования элементов;
  • содействие передаче тепла в ходе паяния.

Большинство разновидностей флюса для паяльных паст производится смешением компонентов органического (очищенная канифоль) и неорганического (синтетические смолы) происхождения. В их состав входят добавки с разной химической активностью. Так в составе канифоли высокой степени очистки присутствует слабоактивная смоляная кислота. Классификация паяльных флюсов и способы их испытаний указаны в нормативах IPC-SF-818 («Общие требования к электронным флюсам для пайки») и IPC/EIA J-STD-004 («Требования к флюсам для пайки»).

Согласно указанным выше нормативам международной стандартизации, в соответствии со своим химическим составом флюсы подлежат классификации на три группы. К каждой из них относится по 6 видов флюса, отличием между которыми является их уровень активности. Для маркировки флюса используют обозначения с 4-значным кодом, состоящим из букв и цифр. Определить вещество, взятое за основу флюса, можно по первой паре букв кода. Так RO означает канифоль, RE — синтетическую смолу, а OR — органическую кислоту. Третья буква кода указывает на уровень химической активности. Соответственно L (англ. — Low) означает низкий уровень, M — средний, а H — высокий.

Уровень активности флюса указывает на способность вызывать коррозию. Исходя из данного показателя определяется необходимость удаления его остатков после пайки. К примеру, остатки слабоактивных флюсов и флюса, основанного на чистой канифоли, обычно не требуется удалять. При средней активности химиката (RA, ROH0, ROY1, REY0, REH1) его остатки нужно удалять, используя специальный растворитель. Оставшийся органический флюс (OA, OR) нужно обязательно смыть водой.

Подобным образом принято классифицировать и паяльные пасты. Зависимо от разновидности флюса в составе они могут не нуждаться в отмывании или быть смываемыми водой. Такое деление позволяет выбрать наиболее подходящую разновидность паяльных компонентов для используемой производственной технологии.

Флюс в пасте подбирают зависимо от следующих условий:

  • необходимая активность флюса;
  • желаемая основа (канифоль или другая);
  • совместимость основы флюса с основами других химикатов, использующихся при сборке изделия;
  • необходима активность и реология флюса;
  • наличие или отсутствие галогенов в его составе;
  • необходимый объём флюса в паяльной пасте;
  • предпочитаемая технология (остатки смываются водой или не требуют отмывания).

В современном производстве электроники наиболее распространены такие способы нанесения паяльной пасты как дозирование и использование трафаретов. В трафаретной печати паяльная паста наносится формовочным способом. При этом отпечатки пасты равномерно формируются на всех контактных площадках платы в один заход.

Для мелкосерийного производства электроники изготовление трафарета может быть экономически нецелесообразным. В этом случае более подходящей окажется технология дозирования. Для более удобного применения наносимые методом дозирования паяльные пасты обычно расфасованы в шприцы. Способ трафаретной печати экономически более оправдан для производства электроники крупными партиями. При повторяющемся процессе достигается более высокая производительность.

При использовании паяльных паст следует соблюдать рекомендации производителя, подробно изложенные в TDS и обратить внимание на следующие моменты:

Транспортировка и хранение

Если материал для пайки не предполагается использовать в ближайшее время, то его желательно хранить в холодильнике. Рекомендованный температурный режим для хранения пасты находится в диапазоне от 0 до 10C (для некоторых разновидностей — до 5C). Срок хранения в обязательном порядке указан на каждой упаковке в виде дат производства и окончания срока годности. Хранение выше рекомендованной производителем температуры приведет к значительному сокращению срока годности.

Вскрытые банки необходимо плотно закрывать для ограничения контакта с воздушной средой. Шприцы и SEMCO картриджи нужно хранить вертикально носиком к низу. Во время перевозки важно соблюдать рекомендованный режим хранения, в том числе избегать заморозки упаковок и не подвергать воздействию источников тепла.

Подготовка к использованию

Перед началом работы с паяльной пастой рекомендуется маркировать тару этикеткой для фиксации рабочих этапов.

Поскольку материал рекомендуется хранить при температуре не выше 10C, то для этих целей можно использовать рекомендуется использовать промышленные холодильники. Также подойдут и бытовые модели, но в этом случае хранить можно только отдельно от пищевых продуктов. Не позже, чем за 2 часа до начала применения пасту нужно извлечь из холодильника для выдерживания в комнатной температуре. Для стабилизации эксплуатационных параметров не разрешается дополнительно подогревать материал нагревательной аппаратурой. Холодную банку нельзя открывать сразу из-за вероятности появления конденсата, что ухудшит характеристики состава.

Выдержав паяльную пасту при комнатной температуре, следует перемешать её в банке с помощью шпателя на протяжении нескольких минут до достижения равномерности в консистенции. Если есть возможность использовать автоматические устройства перемешивания, то нет необходимости предварительного прогрева. Перемешивание в подобной системе в течении 15 минут полностью подготавливает состав к применению.

Состав можно использовать дополнительно без специальных разбавителей. Для начала нужно извлечь требуемый объём материала, затем плотно закрыть вставку и крышку банки. Паяльная паста в SEMCO картриджах для применения в автоматах трафаретной технологии и в шприцах для дозирования не требует дополнительного перемешивания перед началом использования.

Если оставшийся в банке материал не будет использован в течение 12 часов, его следует снова поместить в холодильник. Неиспользованную во время рабочей смены паяльную пасту для трафаретной печати нельзя смешивать со свежим составом для пайки. Отходы можно хранить в отдельной емкости для использования с начала следующей смены. Для этого в них следует добавить более 50% свежего материала (не больше, чем через 12 часов). Нежелательно применять пасту, находившуюся на трафарете в течение всей рабочей смены без работы. Её можно тщательно смешать со свежей и воспользоваться в начале следующей смены. В том случае, если печатный трафарет не был использован в течение 4 часов, желательно очистить его от остатков паяльной пасты перед продолжением работы.

Нанесение

Нанесение состава трафаретом позволяет получить повторяемые регулируемые по дозе (толщина трафарета) отпечатки паяльной пасты. Этот метод наиболее пригоден для автоматизации поверхностного монтажа при серийном и массовом производстве электроники. Реология паст довольно сложна. Пасты паяльные неньютоновские жидкости с высокой тиксотропностью, вязкость которых зависит от коэффициента сдвига.

Вязкость пасты выше при меньшем коэффициенте сдвига и ниже при большем. Чем меньше вязкость, тем больше паста напоминает жидкость. Материал должен беспрепятственно проникать сквозь отверстия трафарета и перемещаться по трафаретной поверхности, но отпечатки на печатной плате должны сохранять форму.


Паяльные пасты должны использоваться при температуре окружающей среды в пределах от +20° до +30°С и относительной влажности 20 90%. Повышенная температура и влажность приводят к уменьшению срока жизни на трафарете и уменьшению вязкости, что влечет увеличение количества дефектов. Средний срок жизни состава на трафарете 8-12 часов при относительной влажности 20 70% и температуре в помещении 22-28°C.

Срок жизни на трафарете характерен свой для каждой пасты и приводится в TDS вместе с рекомендованными условиями окружающей среды при которых реализуется максимальный срок жизни.


Отмывка

Эффективную отмывку остатков паяльного материала после работы могут обеспечить только промывочные жидкости, специально разработанные для этих целей.

Универсальные промывочные жидкости компании ZESTRON обеспечивают быструю и качественную отмывку всех типов загрязнений, возникающих в процессе производства и сборки печатных плат. Более подробные рекомендации по удалению остатков флюса после пайки даны в TDS на конкретную паяльную пасту.

Также в нашем каталоге материалов представлен припой трубчатый.

Сравнительная таблица паяльных паст Indium

Паяльные пасты Indium не требующие отмывки изготавливаются с использованием органических безионных активаторов, не содержащих галогенов (или их процентное содержание не превышает 0,5%, что допускается стандартами IPC), а также специальных модифицированных канифолей или синтетических смол с температурой плавления 80-125ºС.


Скачивание файлов доступно только для авторизованных пользователей

Indium 8.9 паяльная паста PDF, 671 Кб
Pb-Free сплавы вопросы и ответы PDF, 148 Кб
Изучение профиля оплавления для управления пустотами при бессвинцовой пайке PDF, 2.1 Мб
Материалы для сборки PCB PDF, 588 Кб
Оптимизация параметров при нанесении дозированием PDF, 255 Кб
Оценка паяльных паст_2004 PDF, 267 Кб
Паяльные пасты Indium гид по упаковке PDF, 289 Кб
Паяльные пасты серии Indium8.9 PDF, 242 Кб
Рекомендации по выбору размера частиц и конструированию трафаретов PDF, 271 Кб
Рекомендации по трафаретной печати PDF, 97 Кб
ТУ паяльные пасты PDF, 2.52 Мб
Оптимизация температурного профиля PDF, 169 Кб
Хранение паяльных паст и рекомендации по обращению PDF, 315 Кб
Справочник к Indalloy специльные припои и сплавы PDF, 214 Кб
Соответствие сплавов Indium и российских аналогов PDF, 210 Кб