Spájkovacie pasty: výhody, typy, vlastnosti použitia. Ako spájkovať SMD súčiastky Aká je dobrá spájkovacia pasta
G5-SM800, G4(A)-SM833, G5(A)-SM833
Pasty s tavidlom, ktoré nevyžaduje čistenie, pozostávajúce z taviva RMA a spájkovacieho prášku, mierne náchylné na oxidačné procesy a s rovnomerným rozdelením častíc konštantného, prísne guľového tvaru.
Použité tavidlo je produkt najnovšej generácie, ktorý nevyžaduje čistenie. Použité tavidlo neobsahuje halogény. To umožňuje zlepšiť nielen technologické vlastnosti spájky, ale aj výrazne zvýšiť spoľahlivosť výrobkov. Spotrebitelia našej pasty zaznamenali veľmi dobrý rozptyl spájky na inverznom zlate (ako pasty s aktívnym tavidlom) a zlepšené spájkovanie prvkov vyrobených bezolovnatými technológiami. Je to dôležité najmä v období, keď sa niektoré prvky vyrábajú starými technológiami (s použitím olova) a vývody inej časti prvkov už neobsahujú olovo, napríklad zo zliatiny striebra a paládia.
- Použité zliatiny: Sn63/Pb37; Sn62/Pb36/Ag2
- Nevyžaduje čistenie - po spájkovaní zvyšky taviva neprispievajú ku korózii a iným procesom, ktoré spôsobujú zhoršenie elektronických charakteristík produktu.
- Vysoká zmáčavosť počas procesu pretavenia. Poskytuje vysokokvalitné odstránenie oxidových filmov z povrchov spájkovaných kovov.
- Vysoká spoľahlivosť vytvorených spájkovaných spojov.
- Nespôsobuje tvorbu guľôčok spájky v blízkosti podložiek.
- Vhodné pre komponenty s malými rozstupmi olova
- Neprispievajte k vytváraniu prepojok medzi vývodmi komponentov po spájkovaní v dôsledku náhleho usadzovania.
- Dlhá skladovateľnosť s minimálnou zmenou viskozity.
| G5-SM800 typ 4 | G4(A)-SM833 typ 3 | G5(A)-SM833 typ 4 | Jednotka zmeniť | ||
| Spájka | Zlúčenina | Sn63/Pb37 | Sn62/Pb36/Ag2 | Sn62/Pb36/Ag2 | - |
| Flux | Typ | RMA | RMA | RMA | - |
| Vložiť | Obsah taviva | 9,5 ± 0,2 | 9,5 ± 0,2 | 9,5 ± 0,2 | % |
http://fr4.ru/upload/fr4/paste/reflow_profile.pdf
Spájkovacie pasty Union Soltek umývateľné vodou.
G4-WS500, G4A-WS500
Charakteristickým znakom týchto pást je high-tech pasta s tavivom rozpustným vo vode, ktorej zvyšky sa dajú ľahko odstrániť horúca voda bez použitia ďalších rozpúšťadiel. Tieto pasty sú ideálne pre procesy spájkovania na povrchoch DPS a zle spájkovateľných súčiastok a pre procesy, ktoré vyžadujú čistenie dosky.
- Použité zliatiny: Sn62/Pb36/Ag2; Sn63/Pb37
- Jednoduché čistenie pri spájkovaní pretavením
- Široké okno profilu pretavenia
- Pre SMT procesy vyžadujúce oplach dosiek vodou.
Špecifikácia
| G4-WS500 | G4(A)-WS500 | Jednotka zmeniť | ||
| Spájka | Zlúčenina | Sn63/Pb37 | Sn62/Pb36/Ag2 | - |
| Flux | Typ | PMA | PMA | - |
| Vložiť | Obsah taviva | 10,0 ± 0,2 | 10,0 ± 0,2 | % |
Tepelný profil pre spájkovacie pasty série G4 a G5 http://fr4.ru/upload/fr4/paste/reflow_profile.pdf
Bezolovnaté spájkovacie pasty Union Soltek.
ULF-208-98, ULF-308-98, LF3-981
Ide o bezolovnaté spájkovacie pasty na báze práškovej spájky bez Pb. Spájka je vyrobená z vysoko čistej zliatiny obsahujúcej minimálne množstvo nečistôt v súlade s požiadavkami noriem J-STD-006 a EN29453 (obsah olova v zliatine je 10-krát nižší ako povolená hodnota povolená týmito normami) . Spájkovací prášok sa vyrába rozprašovaním v plynnom prostredí pomocou odstredivky metódou splash. Výsledné vysokokvalitné práškové častice majú striktne guľový tvar, čo zase znižuje oxidáciu, a potom sa zmiešajú s high-tech tavivom.
Keďže pasty neobsahujú olovo, prispieva to k ochrane životného prostredia.
Spájkovacia pasta LF3-981 je navrhnutý tak, aby poskytoval nízku teplotu v procese povrchovej montáže. Bezolovnatá zliatina (Sn42/Bi58) s teplotou topenia 138°C má široké okno pretavenia a možno ju použiť pri špičkových teplotách tepelného profilu od 160°C do 190°C.
Navyše vďaka použitiu najnovšieho no-clean tavidla je spoľahlivosť produktu vynikajúca.
- Použité zliatiny bez obsahu Pb: Sn/Ag/Cu; Sn/Bi
- Číre zvyšky taviva sú ideálne pre zostavy LED
- Nespôsobuje spájkovacie guľôčky na doske alebo medzi komponentmi
- Vynikajúce spájkovanie vďaka vynikajúcemu zmáčaniu.
- Tavidlo neobsahuje halogény.
- Môže byť použitý vo vzduchu aj v dusíkovom prostredí.
špecifikácia:
| ULF-208-98 | ULF-308-98 | LF3-981 | Jednotka zmeniť | ||
| Spájka | Zlúčenina | Sn96,5/Ag3,0/Cu0,5 | Sn99/Ag0,3/Cu0,7 | Sn42/Bi58 | - |
| Flux | Typ | ROL1 | ROL1 | ROL1 | - |
| Vložiť | Obsah taviva | 11 ± 0,2 | 11 ± 0,2 | 11 ± 0,2 | % |
Tepelný profil pre spájkovaciu pastu ULF-208-98 http://fr4.ru/upload/fr4/paste/ULF-208-98-thermo_profiles_new.pdf
Tepelný profil pre spájkovaciu pastu ULF-308-98 http://fr4.ru/upload/fr4/paste/ULF-308-98.pdf
Tepelný profil pre spájkovaciu pastu LF3-981 http://fr4.ru/upload/fr4/paste/LF3-981.pdf
Alfa spájkovacie pasty.
OM-5300 (typ 4)
Spájkovacia pasta ALPHA OM-5300 od Cookson Electronics Assembly Material's je navrhnutá špeciálne pre zmiešanú montáž (olovnaté a bezolovnaté technológie). Pasta OM-5300 má vysokú spoľahlivosť a stabilitu aplikácie a má vynikajúcu opakovateľnosť objemu tlače pri aplikácii cez šablónu. OM-5300 minimalizuje časy sieťotlačových cyklov vďaka vysokým aplikačným rýchlostiam a zvýšeným intervalom medzi čistením sita. Zvláštnosťou pasty OM-5300 je dlhá životnosť na šablóne, široké okno reflow profilov, čo umožňuje lepšiu zmáčavosť bezolovnatých povrchov. Veľmi nízky počet dutín v kombinácii s vysokým povrchovým odporom izolácie po pretavení robí OM-5300 ideálne riešenie na spájkovanie cín-olovo pri použití bezolovnatých komponentov.
špecifikácia:
| OM5300-4 | Jednotka zmeniť | ||
| Spájka | Zlúčenina | Sn62/Pb36/Ag2 | - |
| Flux | podľa IPC J-STD-004 | ROL0 | - |
| Vložiť | Obsah taviva | 10 | % |
Tepelný profil pre spájkovaciu pastu OM5300 http://fr4.ru/cream/termoprofil_OM5300.jpg
Ceny spájkovacej pasty nájdete tu
Spájkovanie v cievkach a tyčiach
- Rúrková spájka Alpha vyrábaná spoločnosťou Cookson Electronics Assembly Materials rôznych sekcií s vysoko kvalitným tavidlom, ktoré nevyžaduje čistenie.
- Vysoká kvalita spájka v tyčiach Značka SoldECO® vyrábaná v závode zameranom na plnenie obranných objednávok z Francúzska a EÚ.
Kvalita elektronických zariadení do značnej miery závisí od pevnosti spojenia medzi komponentmi obvodov a doskami plošných spojov. Dobré spájkovanie zaisťuje spájkovacia pasta. Táto zmes má niekoľko funkcií.
Pastovitá hmota obsahuje spájku, fixačné činidlá a tavidlo. Na vytvorenie konzistencie sa do pasty pridávajú rozpúšťadlá, stabilizátory, látky na udržanie stabilnej viskozity a aktivátory.
Spájkovú zložku môžu predstavovať eutektické zliatiny olova a cínu, ktorých obsah je 62-63%, s prídavkom striebra alebo bez neho. Niekedy je spájka zastúpená bezolovnatými zliatinami cínu (95,5-96,5%) a striebra s prísadami medi alebo bez nich.
Veľkosť častíc viskóznej hmoty má veľký význam, v závislosti od toho, ktorý dávkovač šablóny alebo spájkovacej pasty by sa mal použiť na aplikáciu. Oba spôsoby je možné realizovať bez spájkovačky.
Ak sú častice okrúhleho tvaru, môžete použiť šablónu aj dávkovač. Sférické zrná sa zvyčajne získavajú v dôsledku atomizácie spájkovacej zložky počas výroby spájkovacej pasty.
Veľkosť a tvar častíc spôsobuje možné ťažkosti pri aplikácii.
Spájkovacia pasta s veľmi malými časticami môže v dôsledku veľkého povrchu v kontakte so vzduchom rýchlo oxidovať. Malé zrná môžu vytvárať guľôčky spájky. Veľmi veľké okrúhle častice a zrná nepravidelného tvaru majú tendenciu upchávať šablónu.
Podľa veľkosti a tvaru častíc sa spájkovacie pasty delia na 6 druhov. Voľba sa musí vykonať s prihliadnutím na výstupný krok a veľkosť okienok šablóny.
Tavidlo ako súčasť spájky
Komponenty taviva tiež podliehajú klasifikácii. V spájkovacích pastách existujú 3 typy tavív:
- kolofónia;
- umývateľný vodou;
- bez umývania.
Kolofónna skupina tavív je reprezentovaná aktivovanými, stredne aktivovanými a úplne neaktivovanými kompozíciami. Najmenšiu aktivitu vykazujú spájkovacie tavivá, ktoré neboli aktivované.
Najpoužívanejšie tavidlá sú tie so strednou aktivitou. Dobre čistia povrch, rozotierajú ho a navlhčia diely, ktoré sa majú spojiť. Môžu však spôsobiť koróziu. Preto sa po spájkovaní musí pracovná plocha umyť špeciálnymi rozpúšťadlami alebo horúcimi vodnými roztokmi.
Na silne zoxidované diely sa používajú spájkovacie tavivá, ktoré prešli výraznou aktiváciou. Po spájkovaní pracovisko premyje sa organickými zmesami s alkoholom.
Vodou umývateľné kompozície taviva sú založené na organických kyselinách. Sú vysoko aktívne a prispievajú k vytvoreniu dobrého švu, ale vyžadujú povinné umývanie čistenou horúcou vodou.
Pri práci s tavidlami vyrobenými zo syntetických alebo prírodných živíc nie je potrebné žiadne pranie. Aj keď sú po spájkovaní na povrchu zvyšky, výrobok to nepoškodí.
Zvyšok nevedie prúd a je odolný voči oxidácii. Nie je potrebné ho umývať. Ak je to žiaduce, umývanie sa môže uskutočniť špeciálnymi rozpúšťadlami alebo horúcimi vodnými roztokmi.
Reologické vlastnosti
Dôležitými charakteristikami spájkovacích pást pre povrchovú montáž sú viskozita, priľnavosť, trvanlivosť a schopnosť vytvárať trojrozmerné spojenie na doske.
Znalosť kvantitatívnych ukazovateľov reologických vlastností umožňuje vybrať správnu tlačiareň na nanášanie spájkovacej pasty, ktorá dokáže racionálne dávkovať porcie.
Pasta sa aplikuje s prihliadnutím na tendenciu zvyšovať viskozitu hmoty pasty. So zvyšujúcou sa teplotou dochádza k poklesu viskozity. Ak chcete úspešne spájkovať spájkovacou pastou, musíte do hmoty pravidelne pridávať nové časti a sledovať hodnoty teploty v pracovnej oblasti. To sa dá jednoducho urobiť pomocou sieťotlačových strojov vybavených tepelnými senzormi.
Mnohé balenia dovážaných pást označujú „životnosť“. Hodnota určuje časový interval od odpečatenia plechovky do konca spájkovania, počas ktorého zostanú reologické vlastnosti nezmenené.
Ak je indikátor nízky, budete musieť pracovať rýchlo, aby ste získali vysokokvalitné pripojenie. Teraz sú v predaji zmesi s „životnosťou“ 72 hodín. S takýmito nástrojmi môžete pracovať pomaly.
Dôležitou charakteristikou je lepivosť spájkovacej pasty, ktorá odráža schopnosť súčiastky zostať na doske pred začatím práce.
Niektoré pasty dokážu opraviť elektronické súčiastky na viac ako jeden deň, čo je výhodné pri inštalácii veľkých dosiek. Kompozície s nízkou priľnavosťou sú schopné držať prvok po dobu 4 hodín.
V predaji je široká škála spájkovacích pást, niektoré sa predávajú v injekčnej striekačke na ručné alebo automatické dávkovanie, iné v plechovkách alebo kartušiach.
Výrobky v plechovkách sú určené pre sieťotlačové stroje. Sú vyrobené z plechu s veľkou šetrnosťou, čo umožňuje vyrezať na doske bunky pre nanášanie spájkovacej pasty s presnosťou 0,1 mm.
Špeciálne typy šablón dokážu regulovať hrúbku pastovitej hmoty. Stroje môžu pracovať v manuálnom aj automatickom režime. Drahé modely sú navyše vybavené systémom čistenia šablón, čo výrazne zvyšuje produktivitu práce.
Podmienky skladovania
Viaczložkové spájkovacie zmesi sú ovplyvnené vonkajšími faktormi. Podmienky potrebné na správne skladovanie sú uvedené na obale. Mali by sa čítať a prísne dodržiavať.
Nezabudnite uviesť nielen teplotu vhodnú na skladovanie, ale aj rozsah jej možných odchýlok.
Zvyčajne, keď skladovacia teplota presiahne 30 ℃, zmes sa nenávratne znehodnotí. Veľmi chladné prostredie môže zhoršiť výkon aktivátorov obsiahnutých v spájke alebo tepelnej paste.
Veľmi dôležitý je čas, za ktorý pasta dosiahne izbovú teplotu. Je dôležité vedieť:
- ako dlho je potrebné miešať;
- aká teplota a vlhkosť vzduchu by sa mali udržiavať pri použití pasty;
- ako dlho sa môže skladovať za stanovených podmienok.
Keď je vzduch vlhký, v hmote spájky sa môžu objaviť guľôčky spájky v dôsledku absorpcie vody. Skladovateľnosť a podmienky skladovania spájkovacích pást sa líšia a závisia od zloženia. Ak budete postupovať podľa pokynov výrobcov, kvalita spájkovania splní vaše očakávania.
Pre vodovodné systémy
Úplne samostatnú skupinu tvoria pastovité kompozície určené na montáž armatúr z medi a jej zliatin do vodovodných systémov s spájkovačkou. Tieto kompozície podliehajú osobitným požiadavkám, ktoré sú prísne regulované GOST.
Žiadna zo zložiek pasty nemôže byť toxická. Tavidlo musí úplne zabrániť oxidácii švu a prenikaniu produktov korózie do vody.
Pasty na zásobovanie vodou nie sú absolútne vhodné na prácu elektronické obvody z mnohých dôvodov, najmä preto, že sa do nich často pridáva meď alebo striebro na zvýšenie pevnosti spojenia. Takéto kompozície sa v elektronike nepoužívajú.
Michail Nižnik, generálny riaditeľ, METTATRON Group LLC
Autor sumarizuje informácie o vlastnostiach a správaní spájkovacích pást na základe rozsiahlych skúseností s prácou so spájkovacími pastami KOKI. Článok bude zaujímavý pre technológa pracujúceho na linke povrchovej montáže.
TYPY PÁJKOVÝCH PÁSTE
Pasty sú klasifikované podľa typu taviva (pozri obr. 1).
Spájková pasta „rozpustná vo vode“ (zvyšky taviva po spájkovaní sa rozpúšťajú vodou), ktorá si vyžaduje povinné čistenie z dôvodu obsahu aktívneho taviva (pozri tabuľku 1), sa postupne premyje obyčajnou, destilovanou a deionizovanou vodou a v každom štádiu používa sa tryskové čistenie alebo ultrazvuk. V prípade „vo vode rozpustných“ pást, ktoré nevyžadujú povinné čistenie, je proces obmedzený na destilovanú vodu.
Ryža. 1. Klasifikácia spájkovacích pást
| Aktivita taviva (% obsahu halogénu) | kolofónia (RO) | Syntetická živica (RE) | Organic Organic (OR) | Potreba umývania |
|---|---|---|---|---|
| Nízka (0 %) | ROL0 | REL0 | ORL0 | Nie |
| Nízka (<0,5%) | ROL1 | REL1 | ORL1 | Nie |
| Priemer (0 %) | ROM0 | REM0 | ORM0 | Odporúčané |
| Priemer (0,5 – 2,0 %) | ROM1 | REM1 | ORM1 | Odporúčané |
| Vysoká (0 %) | ROH0 | REH0 | ORH0 | Nevyhnutne |
| Vysoká (>2,0 %) | Nevyhnutne |
Pri pastách, ktoré vyžadujú čistenie špeciálnymi kvapalinami, je situácia iná. Bez ohľadu na prítomnosť halogénov v kompozícii sú takéto pasty založené na kolofónnych tavidlách, preto sa na ich čistenie po spájkovaní odporúča použiť rozpúšťadlo, ako je HCFC a zmydelňovacie činidlo. Potom sa čistiace kvapaliny premyjú destilovanou a následne deionizovanou vodou.
Mnohé bezhalogénové spájkovacie pasty sa však ťažko čistia a zanechávajú na povrchu dosiek belavé zvyšky taviva. V tomto prípade sa odolnosť voči usadzovaniu považuje za dôležitejšiu ako umývateľnosť.
Väčšina nečistých spájkovacích pást tento proces z výroby vylučuje. Tavivá takýchto pást chránia spájkovaný spoj pred koróziou ako lak. Zamerajme sa na pasty, ktoré nevyžadujú čistenie: sú technologicky najpokročilejšie.
Ryža. 2. Zloženie spájkovacích pást
Často sa hovorí, že no-clean pasty musia byť bez halogénov. Musí byť jasné, že ak je v dokumentácii k paste uvedené „Vyžaduje umývanie“, musí sa umyť, a ak takéto označenie neexistuje, problém sa vyrieši na základe dodatočných požiadaviek na produkt: vzhľad, nanášanie laku.
Napríklad v Japonsku sú pasty s obsahom halogénov (0,2 %) v procesoch bez čistenia po spájkovaní oveľa populárnejšie ako pasty bez halogénov. Spájkovacie pasty obsahujúce halogén sú pomerne technologicky vyspelejšie, napríklad z hľadiska spájkovateľnosti, ale často sú horšie ako bezhalogénové pasty z hľadiska spoľahlivosti, čo sa prejavuje znížením izolačného odporu hotovej inštalácie. To sa vysvetľuje vyššou chemickou aktivitou zvyškov toku. Spájkovateľnosť a spoľahlivosť sa teda vo väčšine prípadov navzájom vylučujú.
Ryža. 3. Hlavné charakteristiky, ktoré sa berú do úvahy pri vývoji alebo výbere spájkovacích pást
V ideálnom prípade potrebujete na čisté spájkovanie pastu bez halogénov, ale s spájkovateľnosťou pasty obsahujúcej halogén.
Ťažkosti spočívajú vo zvýšení chemickej aktivity bezhalogénových nečistých pást. Vo väčšine týchto pást sa ako aktivátor namiesto zlúčenín obsahujúcich halogén používajú organické kyseliny a čím nižšia je molekulová hmotnosť kyseliny, tým väčšia je aktivačná schopnosť. Pretože aktivačný účinok organických kyselín je oveľa slabší ako aktivačný účinok zložiek obsahujúcich halogén, pokúšajú sa do systému taviva zaviesť niekoľko desiatok relatívne aktívnych organických kyselín.
Takéto vysoko aktívne organické kyseliny zároveň absorbujú vlhkosť. To je plné: kyselina zostávajúca v zvyškoch taviva na povrchu substrátu sa pri interakcii s vodou ionizuje, čo znižuje odpor izolácie povrchu a vedie k elektromigrácii.
Aktivačné systémy v spájkovacích pastách (tu sa autor opiera o technické údaje o pastách KOKI) využívajú menej hygroskopické organické kyseliny a špeciálne vyvinutý neiónový aktivátor. Tento špeciálny systém sa nedisociuje na ióny, jeho elektrické vlastnosti sú stabilné a jeho aktivačná schopnosť nie je nižšia ako u halogénov. Vďaka vysokej aktivačnej teplote neiónový aktivátor v kombinácii so starostlivo vybranými organickými kyselinami predlžuje aktiváciu v štádiu pretavenia. Výsledkom je lepšia spájkovateľnosť bez obetovania spoľahlivosti.
Tu sú príklady populárnych typov pást:
- spájkovacia pasta pre vysokorýchlostnú tlač;
- spájkovacia pasta s vysokou zmáčavosťou;
- spájkovacia pasta na automatické testovanie v obvode;
- Univerzálna pasta s extrémne dlhou životnosťou šablóny.
| Etapy životného cyklu pasty | Riadené charakteristiky |
|---|---|
| Skladovanie | Konzistencia viskozity a spájkovateľnosti |
| Nanášanie pasty | Jemná tlač s rozstupom 0,5 mm a ultrajemná s rozstupom 0,4 mm. Životnosť po aplikácii. Roztierateľnosť pasty. Oddeliteľnosť od stien otvorov šablóny. Rýchlosť tlače (normálna - až 100 mm/s, vysoká rýchlosť - 200 mm/s alebo viac). Tixotropný index (zmena viskozity počas procesu tavenia). Úplnosť plnenia otvorov. Roztierateľnosť pasty na šablónu (pasta by mala pred stierkou tvoriť hustý valček). |
| Inštalácia komponentov | Lepkavosť. Odolnosť pasty voči usadzovaniu (roztieraniu). |
| Preformátovať | Tvorba prepojok (skraty). Prítomnosť častíc spájky vo zvyškoch taviva. Krútenie a trhanie komponentov (náhrobné kamene). Zmáčavosť (tvorba spájkového filé). |
| Kontrola kvality | Zvyšný tok by mal zabezpečiť neprerušovanú prevádzku AOI - automatickú optickú kontrolu. Pre spájkovacie pasty určené na následnú kontrolu IKT musia byť zvyšky taviva plastové a zostať na sondách. |
| Kvalita čistenia | Ak je potrebné odstrániť zvyšky taviva, treba ho úplne vyčistiť, bez bielych zvyškov. |
ZLOŽENIE PÁJKOVÝCH PÁST
Spájkovacie pasty pozostávajú zo spájky a taviva (pozri obr. 2). Pri výbere komplexu spájky + taviva pre spájkovaciu pastu zohľadnite charakteristiky znázornené na obr. 3.
Spájkovací prášok
Na výrobu spájkovacieho prášku sa používajú metódy plynovej a odstredivej atomizácie. Vlastnosti metódy atomizácie plynu:
Získanie malých častíc;
Jednoduché ovládanie procesu tvorby oxidového filmu na povrchu častíc;
Nízka úroveň oxidácie častíc spájky.
Výsledné častice spájkovacieho prášku majú veľkosť od 1 do 100 mikrónov. Rozloženie veľkosti častíc spájky a ich priemer sú ovplyvnené rýchlosťou posuvu spájky, rýchlosťou vretena a obsahom kyslíka.
Ryža. 4. Získanie spájkovacieho prášku atomizáciou plynu
Prášok sa získa v nádobe asi 5 m vysokej a 3 m v priemere, ktorá je naplnená dusíkom a kyslíkom veľmi nízkej hustoty (pozri obr. 4). Spájkovacie ingoty sa tavia v tégliku umiestnenom v hornej časti nádrže. Roztavená spájka kvapká na vreteno, ktoré sa otáča vysokou rýchlosťou. Keď kvapky spájky dopadnú na vreteno, spájka sa rozstrekuje smerom k stenám zásobníka, čo spôsobí, že sa spájka stane guľovou a stuhne skôr, ako častice dosiahnu stenu zásobníka.
Ryža. 5. Stupeň oxidácie častíc spájky v závislosti od ich veľkosti
Spájkovací prášok potom ide na triediace sito, kde je najlepšie použiť dvojitú metódu triedenia spájkovacieho prášku. V prvej fáze sa prášok triedi prúdom dusíka z dúchadla. V tomto prípade sú eliminované častice s veľkosťou menšou ako je požadovaná veľkosť. Potom prášok prechádza na sito, kde sa zadržia častice s veľkosťou presahujúcou špecifikované hodnoty.
Spájkovacie pasty s veľkosťou častíc 20–38 mikrónov sa používajú na montáž dosiek plošných spojov s rozstupom otvorov šablóny do 0,4 mm a s veľkosťou častíc 20–50 mikrónov pre rozstupy 0,5 mm.
Kvalitu práškov ovplyvňujú dva faktory.
Distribúcia veľkosti častíc ovplyvňuje reológiu spájkovacej pasty, potlačiteľnosť, tekutosť, správanie sa pri uvoľňovaní šablóny a výkonnosť spadnutia pasty. Minimálna veľkosť otvorov šablóny závisí od minimálnej veľkosti podložiek na doske plošných spojov, pričom maximálna veľkosť otvoru je menšia alebo rovná veľkosti podložky. Správna veľkosť vyberte častice na základe toho, že by sa malo zaručiť, aby sa do najmenšieho otvoru šablóny zmestilo aspoň 5 častíc spájky, ako je znázornené na obr. 12.
Flux
Druhou zložkou spájkovacej pasty je tavidlo. Úloha taviva v spájkovacích pastách je rovnaká ako pri spájkovaní vlnou alebo selektívnom spájkovaní. Tok by mal:
Odstráňte oxidový film a zabráňte opätovnej oxidácii počas procesu spájkovania. Kovové povrchy pri vysokých teplotách počas tavenia rýchlo oxidujú. Pri týchto teplotách tuhé zložky taviva mäknú a prechádzajú do tekutého stavu, čím pokrývajú a chránia spájkované povrchy pred opätovnou oxidáciou. Flux obnovuje kov a odstraňuje oxidový film z povrchu kontaktov elektronických súčiastok, konečného náteru dosky plošných spojov a povrchu spájkovacieho prášku;
Odstráňte nečistoty. Tok si však neporadí s veľkým počtom stôp potu a mastnoty, preto je lepšie manipulovať s doskou v rukaviciach;
Zabezpečte stabilnú viskozitu pasty potrebnú na tlač a pretavenie.
Hlavné zložky tavidla a ich úloha sú uvedené v tabuľke 3.
| Skupina | Látky | Čím sú ovplyvnené? | Vysvetlenie |
|---|---|---|---|
| Aktivátory | Amin hydrochlorid. Organické kyseliny atď. | Aktivačná schopnosť (spájkovateľnosť). Spoľahlivosť (povrchová odolnosť zvyškov taviva, úroveň elektromigrácie a korózie). Čas použiteľnosti. | Práve tieto komponenty zabezpečujú hlavne efektívne odstraňovanie oxidov. Aktivátory nielen zjemňujú a premieňajú na tekutá formaživice dreva, zmáčajú aj kovový povrch a reagujú s oxidmi. |
| Kolofónia | Drevená kolofónia. Hydrogenovaná kolofónia. Neúmerná kolofónia. Polymerizujúca kolofónia. Kolofónia denaturovaná fenolom. Kolofónia denaturovaná éterom. | Tuleň. Spájkovateľnosť. Odolnosť voči sedimentu. Lepkavosť. Farba zvyškov taviva. Vysledovateľnosť. | Tieto druhy kolofónie mäknú počas fázy predohrevu (teplota mäknutia 80–130 °C) a šíria sa po povrchu častíc spájky a po substráte. KOKI zvyčajne používa prírodné kolofónie. Podľa druhu spracovania majú rôznu farbu (najčastejšie žltú alebo žltooranžovú), aktivačnú schopnosť a bod mäknutia. Na kontrolu technologických vlastností (odolnosť voči usadzovaniu, priľnavosť atď.), ako aj vlastností zvyšku (jeho farba, plasticita, schopnosť zabezpečiť testovateľnosť obvodu) tavidlo zvyčajne obsahuje minimálne 2–3 rôzne druhy kolofónia. |
| Tixotropné materiály | Včelí vosk. Hydrogenovaný ricínový olej. Alifatické amidy. | Jasnosť tlače. Viskozita. Tixotropia. Odolnosť voči sedimentu. Vôňa. Možnosť prania. | Tieto komponenty pomáhajú zaistiť odolnosť pasty voči šmykovému namáhaniu počas tlače a inštalácie komponentov na dosku a obnovujú viskozitu pasty po jej nanesení na substrát. Ďalšie komponenty zaisťujú ľahké oddelenie pasty od šablóny, čo zlepšuje kvalitu tlače. |
Pozrime sa teraz na faktory ovplyvňujúce kvalitu tlače.
Ryža. 6. Faktory ovplyvňujúce kvalitu tlače
TLAČIARNE
Elektronický priemysel sa vyvíja a hustota komponentov na doske s plošnými spojmi sa zvyšuje a veľkosť komponentov sa zmenšuje. Z tohto dôvodu sú požiadavky na vlastnosti a kvalitu spájkovacích pást stále prísnejšie.
Kritickým faktorom pri montáži DPS s vysokou hustotou je výber zariadenia a parametrov tlače, ako aj kvalita a vlastnosti spájkovacích pást. To znamená, že aj keď sa zvolí potenciálne veľmi dobrá spájkovacia pasta, výsledok môže byť sklamaním len z dôvodu nesprávneho nastavenia prevádzkových parametrov tlačiarne alebo neúspešného výberu stierky a spôsobu zhotovenia šablóny.
Faktory, ktoré určujú kvalitu tlače, sú uvedené na obrázku 6. Pozrime sa na ne podrobnejšie.
Šablóny
Spôsoby výroby šablón (pozri obr. 7):
Chemické leptanie;
Laserové rezanie;
Elektrotyp.
Predtým sa kvôli relatívnej lacnosti používali šablóny získané chemickým leptaním. Tvar otvorov takýchto šablón však neumožňuje získať vysokokvalitnú tlač s veľkosťou otvorov menšou ako 0,5 mm.
Šablóny vyrobené rezaním laserom majú menšie otvory, ale oxid vznikajúci pri roztavení kovu zostáva na stenách otvorov. Bez dodatočného spracovania nie je možné takéto šablóny použiť pre otvory so šírkou menšou ako 0,4 mm alebo pre obaly BGA s priemerom podložky 0,25–0,3 mm. Tento problém je ľahko vyriešený elektrolytickým leštením šablón, ktoré odstraňuje drsnosť zo stien otvorov, čo umožňuje použitie takýchto šablón s veľkosťou otvorov do 0,2 mm.
Tretia metóda - galvanické pokovovanie - vyrába šablóny s veľkosťou otvoru do 0,1 mm. Používa sa veľmi zriedka, pretože táto veľkosť otvoru sa prakticky nepoužíva a výrobné náklady sú vysoké.
Hrúbka šablóny je určená minimálnymi rozmermi a rozstupom medzi otvormi. Čím tenšia šablóna, tým lepšie výsledky tlače, pretože tenké šablóny spôsobujú menšie šmykové napätie v paste, keď sa odlupuje od substrátu (pozri obrázok 8).
Ryža. 8. Čím je šablóna tenšia, tým menej sa pasta pohybuje pri oddelení od podkladu
Odporúča sa ponechať veľkosť otvoru o niečo menšiu ako podložka na doske plošných spojov, aby sa kompenzovalo roztiahnutie šablóny, tolerancie zarovnania a opadnutie spájkovacej pasty. Príklad otvoru pre olovenú podložku balenia QFP (0,5 mm rozstup) je znázornený na obrázku 9.
Ryža. 11. V otvoroch so zaoblenými rohmi je priľnavosť medzi pastou a stenami otvorov menšia
Ryža. 12. Do najmenšieho otvoru v šablóne by sa malo zmestiť 4 až 5 najväčších guľôčok spájky
Geometrický tvar otvorov do značnej miery ovplyvňuje počet defektov spájky. Preto je potrebné pristupovať k výrobe šablón veľmi zodpovedne, a to ako vo fáze návrhu, tak aj vo fáze výroby.
Pravidlá pre výpočet veľkosti otvorov sú znázornené na obrázku 10. Obrázok 11 ukazuje, že pri použití otvorov so zaoblenými rohmi sa pri oddeľovaní šablóny od substrátu zníži priľnavosť medzi pastou a stenami otvorov, čo znižuje skreslenie vytlačiť.
Čo sa týka minimálnej veľkosti otvorov, do najmenšieho otvoru na jeho menšej strane sa musí zmestiť aspoň 5 najväčších guľôčok spájky (pozri obrázok 12).
Stierky
Stierky sú vyrobené z gumy a kovu. Gumové stierky delíme podľa tvaru na hranaté, ploché a šabľové (viď obr. 13). Nedá sa povedať, ktorá stierka je lepšia: roztierateľnosť pasty závisí od pracovného uhla stierky a dobrá roztierateľnosť zaisťuje správne vyplnenie každého otvoru spájkovacou pastou.
Pracovný uhol šabľovej stierky je 70–80°. Keďže sila smerom nadol je relatívne malá, je táto stierka vhodnejšia pre pasty s nízkou viskozitou.
Štvorcová stierka má pracovný uhol 45°. On poskytuje vysoký tlak na spájkovaciu pastu, preto sa najlepšie používa na pasty s vysokou viskozitou. Ak s touto stierkou pracujete s pastami s nízkou viskozitou, pasta steká pod šablónu (pozri obr. 14).
Pracovný uhol plochej stierky je 50–60°. Zmenou uhla sklonu môžete pracovať s pastami rôznych viskozít.
Pri práci s gumovými stierkami musíte neustále dbať na to, aby bola pracovná hrana vždy ostrá. Keď sa okraj opotrebuje, musíte zvýšiť tlak, aby ste zabránili rozmazaniu pasty. Súčasne sa tiež zvyšuje tlak, pod ktorým sa otvory plnia pastou, čo zvyšuje trenie medzi časticami spájky a nepriaznivo ovplyvňuje oddeľovanie pasty od stien otvorov.
Na rozdiel od gumových stierok sa tvrdokovové stierky neopotrebúvajú, dlho vydržia a nenaberajú z otvorov pastu.
Rádioamatéri si už dlho vybrali takú inováciu, ako je spájkovacia pasta. Pôvodne bol vynájdený na spájkovanie SMD súčiastok pri strojovej montáži dosiek. Teraz však veľa ľudí používa túto pastu na bežné ručné spájkovanie dielov, drôtov, kovov atď. Je to pochopiteľné - všetko v jednom je po ruke. Koniec koncov, spájkovacia pasta je takmer v skutočnosti zmesou taviva a spájky.
V skutočnosti výroba spájkovacej pasty pre potreby rádioamatérov nevyžaduje veľa úsilia, času a prísad.
Na výrobu spájkovacej pasty potrebujeme:
- Lekárska vazelína. Používa sa ako zahusťovadlo;
- Flux LTI-120 alebo iná kvapalina.
- Prút na spájkovanie cínu a olova;
- Spájkovací tuk. A ak nájdete „aktívny tuk“, je to úplne nádherné.
Ako vyrobiť spájkovaciu pastu?
Celý proces je neuveriteľne jednoduchý.Začneme brúsením spájky. Vzal som hrubú rúrku a začal som ju sekať pilníkom, ihlovým pilníkom a mechanickým vrtákom. Čo použijete, je len na vás. Ale som za mechanika, keďže manuálna práca je príliš dlhá a namáhavá.
Čím menší drobec, tým lepšie. Vyžaduje sa malé množstvo.
Potom pridajte vazelínu v pomere 1:1 a trochu tavidla LTI (tieto dve zložky možno nahradiť tukom na spájkovanie).
Všetko dôkladne premiešame.
Pre lepšie miešanie je možné zmes zahriať vo vodnom kúpeli alebo pomocou bežnej spájkovačky, čím sa jej teplo zníži na 90 stupňov Celzia.
Potom na uskladnenie preneste výslednú pastu do injekčnej striekačky s hustou špecializovanou ihlou. Alebo žiadnu ihlu.
V tomto bode je pasta pripravená na použitie.
Test spájkovacej pasty
Naneste trochu pasty na oblasť spájkovania a spájkujte pomocou spájkovačky.Mnoho ľudí sa pýta, ako správne spájkovať komponenty SMD. Ale skôr, než sa budeme zaoberať týmto problémom, je potrebné si ujasniť, o aké prvky ide. Surface Mounted Devices – v preklade z angličtiny tento výraz znamená komponenty namontované na povrchu. Ich hlavnou výhodou je väčšia hustota osadenia ako bežné diely. Tento aspekt ovplyvňuje použitie SMD prvkov pri hromadnej výrobe dosiek plošných spojov, ako aj ich hospodárnosť a vyrobiteľnosť inštalácie. Konvenčné súčiastky s drôtovými vývodmi stratili svoje široké využitie spolu s rýchlo rastúcou popularitou SMD súčiastok.
Chyby a základné princípy spájkovania
Niektorí remeselníci tvrdia, že spájkovanie takýchto prvkov vlastnými rukami je veľmi ťažké a dosť nepohodlné. V skutočnosti je podobná práca s komponentmi VT oveľa náročnejšia. Vo všeobecnosti sa tieto dva typy dielov používajú v rôznych oblastiach elektroniky. Mnoho ľudí však robí isté chyby pri domácom spájkovaní SMD súčiastok.
SMD súčiastky
Hlavným problémom, s ktorým sa fanúšikovia stretávajú, je výber tenkého hrotu pre spájkovačku. Je to kvôli existencii názoru, že pri spájkovaní bežnou spájkovačkou môžete zafarbiť nohy kontaktov SMD cínom. V dôsledku toho je proces spájkovania dlhý a bolestivý. Takýto úsudok nemožno považovať za správny, pretože v týchto procesoch zohráva významnú úlohu kapilárny efekt, povrchové napätie a zmáčacia sila. Ignorovanie týchto extra trikov sťažuje prácu domácich majstrov.
Spájkovanie SMD súčiastok Ak chcete správne spájkovať komponenty SMD, musíte vykonať určité kroky. Na začiatok naneste hrot spájkovačky na nohy odobratého prvku. V dôsledku toho začne teplota stúpať a cín sa začne topiť, čo nakoniec úplne obteká nohu tohto komponentu. Tento proces sa nazýva zmáčacia sila. V tom istom okamihu cín prúdi pod nohu, čo sa vysvetľuje kapilárnym efektom. Spolu s navlhčením nohy sa podobná akcia vyskytuje na samotnej doske. Výsledkom je rovnomerne vyplnený zväzok dosiek s nohami.
Nedochádza ku kontaktu spájky so susednými nožičkami, pretože začne pôsobiť napínacia sila a tvoria sa jednotlivé kvapky cínu. Je zrejmé, že k popísaným procesom dochádza samy od seba, len s malou účasťou spájkovačky, ktorá spájkovačkou ohrieva len nožičky súčiastky. Pri práci s veľmi malými prvkami sa môžu prilepiť na hrot spájkovačky. Aby sa tomu zabránilo, obe strany sú spájkované oddelene.
Továrenské spájkovanie
Tento proces prebieha na základe skupinovej metódy. Spájkovanie SMD súčiastok prebieha pomocou špeciálnej spájkovacej pasty, ktorá sa v tenkej vrstve rovnomerne nanesie na pripravenú dosku plošných spojov, kde sú už kontaktné plôšky. Tento spôsob aplikácie sa nazýva sieťotlač. Použitý materiál je vzhľadom a konzistenciou podobný zubnej paste. Tento prášok pozostáva zo spájky, do ktorej bolo pridané tavidlo a zmiešané. Proces nanášania sa vykonáva automaticky pri prechode dosky plošných spojov cez dopravník.
Továrenské spájkovanie SMD dielov Potom roboty nainštalované pozdĺž pohybového pásu rozložia všetko v požadovanom poradí. potrebné prvky. Pri pohybe dosky sú diely pevne držané na mieste vďaka dostatočnej lepivosti spájkovacej pasty. Ďalším krokom je zahriatie konštrukcie v špeciálnej peci na teplotu o niečo vyššiu, ako je teplota, pri ktorej sa spájka roztaví. V dôsledku takéhoto zahrievania sa spájka roztaví a obteká nožičky súčiastok a tavivo sa odparí. Tento proces spôsobí, že časti sa spájkujú na svoje miesta. Po rúre sa doska nechá vychladnúť a všetko je pripravené.
Potrebné materiály a nástroje
Aby ste mohli vykonávať prácu pri spájkovaní komponentov SMD vlastnými rukami, budete musieť mať určité nástroje a spotrebný materiál, medzi ktoré patria:
- spájkovačka na spájkovanie SMD kontaktov;
- Pinzety a bočné rezačky;
- šidlo alebo ihla s ostrým koncom;
- spájka;
- lupa alebo lupa, ktorá je potrebná pri práci s veľmi malými časťami;
- neutrálny tekutý nečistý tok;
- injekčná striekačka, pomocou ktorej môžete aplikovať tok;
- pri absencii posledného materiálu si vystačíte s alkoholovým roztokom kolofónie;
- Na uľahčenie spájkovania používajú remeselníci špeciálny fén na spájkovanie.
Pinzeta na inštaláciu a demontáž SMD komponentov Použitie taviva je absolútne nevyhnutné a musí byť tekuté. V tomto stave tento materiál odmasťuje pracovnú plochu a odstraňuje aj vzniknuté oxidy na spájkovanom kove. Výsledkom je, že na spájke sa objaví optimálna zmáčacia sila a kvapka spájky si lepšie zachová svoj tvar, čo uľahčuje celý pracovný proces a eliminuje tvorbu „šmrncov“. Použitie alkoholového roztoku kolofónie vám neumožní dosiahnuť významný výsledok a je nepravdepodobné, že by sa odstránil výsledný biely povlak.
Výber spájkovačky je veľmi dôležitý. Najlepší nástroj je ten, ktorý vám umožní nastaviť teplotu. To vám umožní nestarať sa o možnosť poškodenia častí v dôsledku prehriatia, ale táto nuansa sa nevzťahuje na momenty, keď potrebujete odspájkovať komponenty SMD. Akýkoľvek spájkovaný diel vydrží teploty cca 250–300 °C, čo zaisťuje nastaviteľná spájkovačka. Ak takéto zariadenie nie je k dispozícii, môžete použiť podobný nástroj s výkonom 20 až 30 W, určený pre napätie 12–36 V.
Použitie 220 V spájkovačky nepovedie k najlepším následkom. Je to spôsobené vysokou teplotou ohrevu jeho hrotu, pod vplyvom ktorého sa tekuté tavidlo rýchlo odparuje a neumožňuje účinné zmáčanie častí spájkou.
Odborníci neodporúčajú používať spájkovačku s kužeľovým hrotom, pretože je ťažké aplikovať spájku na diely a stráca sa veľa času. Najúčinnejšie je žihadlo s názvom „Mikrovlnka“. Jeho zjavnou výhodou je malý otvor na reze pre pohodlnejšie zachytenie spájky v správnom množstve. S takýmto hrotom na spájkovačke je vhodné zbierať prebytočnú spájku.
Spájku môžete použiť akúkoľvek, lepšie je však použiť tenký drôtik, ktorým pohodlne dávkujete množstvo použitého materiálu. Časť, ktorá sa má spájkovať pomocou takéhoto drôtu, bude lepšie spracovaná vďaka pohodlnejšiemu prístupu k nej.
Ako spájkovať SMD komponenty?
Zákazka
Proces spájkovania s opatrným prístupom k teórii a získaním určitých skúseností nie je náročný. Celý postup teda možno rozdeliť do niekoľkých bodov:
- SMD súčiastky je potrebné umiestniť na špeciálne podložky umiestnené na doske.
- Tekuté tavidlo sa nanáša na nohy dielca a súčiastka sa zahrieva pomocou hrotu spájkovačky.
- Pod vplyvom teploty sa zaplavia kontaktné podložky a nohy samotnej časti.
- Po naliatí odstráňte spájkovačku a nechajte komponent vychladnúť. Keď sa spájka ochladí, práca je hotová.
Proces spájkovania SMD súčiastok Pri vykonávaní podobných akcií s mikroobvodom sa proces spájkovania mierne líši od vyššie uvedeného. Technológia bude vyzerať takto:
- Nohy komponentov SMD sú inštalované presne na ich kontaktných miestach.
- V oblastiach kontaktných podložiek sa zmáčanie vykonáva tavivom.
- Pre presné umiestnenie dielu do sedla musíte najskôr prispájkovať jednu z jeho vonkajších nôh, po čom je možné komponent jednoducho zarovnať.
- Ďalšie spájkovanie sa vykonáva s maximálnou starostlivosťou a spájka sa aplikuje na všetky nohy. Prebytočná spájka sa odstráni hrotom spájkovačky.
Ako spájkovať sušičom vlasov?
Pri tejto metóde spájkovania je potrebné namazať sedadlá špeciálnou pastou. Potom sa požadovaná časť umiestni na kontaktnú podložku - okrem komponentov to môžu byť odpory, tranzistory, kondenzátory atď. Pre pohodlie môžete použiť pinzetu. Potom sa diel zohreje horúcim vzduchom privádzaným z fénu na teplotu asi 250º C. Rovnako ako v predchádzajúcich príkladoch spájkovania sa tavidlo vplyvom teploty vyparí a spájka sa roztaví, čím sa zaplavia kontaktné dráhy a nohy dielov. Potom sa sušič vlasov odstráni a doska sa začne ochladzovať. Keď sa úplne ochladí, spájkovanie možno považovať za dokončené.
