5.3. Припойные пасты

Припойные пасты, как правило, представляют собой смесь мелкодисперсного порошка материала припоя со связующей жидкой основой, при этом содержание порошка припоя составляет приблизительно 88 % от веса всей смеси (обычно этот показатель меняется в пределах от 85 до 92 %). Однако чаще всего состав припойных паст выражают через соотношение ингредиентов материала припоя. Так, например. 63/37 означает содержание в составе материала припоя 63 % олова и 37 % свинца, а 62/36/2 означает 62 % олова, 36% свинца и 2 % серебра. Оба эти состава довольно часто используются для приготовления припойных паст.

Кроме этих компонентов в пасты вводят флюсующие активаторы, вещества, предотвращающие отслоение частиц припоя, пластификаторы, изменяющие вязкость паст и другие компоненты, улучшающие их технологические свойства.

Для приготовления паст используют частицы припоя сферической или игольчатой формы размером от 10 до 200 мкм. Форма и размер частиц сильно влияют на вязкость и текучесть пасты. Лучшими свойствами обладают пасты, имеющие в своем составе неокисленные сферические частицы припоя. С изменением размера частиц меняется степень их окисления; больше окислов содержат частицы малого размера, что требует применения более активных флюсующих компонентов.

В качестве флюсующих компонентов используют в основном те же вещества, что и для низкотемпературных флюсов.

Связующие вещества представляют собой органические смолы и их смеси, содержащие разбавители.

В случае монтажа компонентов в отверстия и на поверхность припой и припойные пасты должны соответствовать условиям пайки. Для пайки могут использоваться любые существующие методы нагрева, в том числе инфракрасный, конвекционный, паровая фаза, лазерное излучение, разогреваемый конвейер.

Характеристики припойных паст в первую очередь определяются их составом. При разработке высоконадежного и экономически эффективного процесса изготовления изделий технолог должен выбирать припойную пасту с характеристиками, оптимально удовлетворяющими требованиям технологии производства конкретного изделия.

5.4. Паяльные флюсы

Паяльные флюсы предназначены для удаления окислов с поверхности паяемого металла и припоя, предотвращения окислительных явлений во время пайки и снижения поверхностного натяжения расплавленного припоя на границе металл-припой-флюс. Отдельные флюсы используются для защиты от коррозии паяемых элементов, например проводников ПП при их хранении. При флюсовании протекают следующие процессы:

• химическое взаимодействие между флюсом и окисной пленкой;

• диспергирование (измельчение) окисной пленки вследствие адсорбционного снижения ее прочности расплавом флюса;

• химическое взаимодействие между компонентами флюса и металлом, приводящее к отрыву окисной пленки от поверхности паяемого материала и переходу ее во флюс;

• растворение окисной пленки в расплаве флюса;

• растворение металла и припоя во флюсе.

Флюсы подразделяют на высокотемпературные и низкотемпературные. К последним относят флюсы с максимальной температурой химической активности, равной или меньшей 450 °С.

Одним из важных требований, которые предъявляются к флюсам, является отсутствие или, в крайнем случае, возможно меньшее коррозионное действие на паяемые материалы и припои. Это требование в большей степени относится к флюсам, применяемым при выполнении электрических соединений, поскольку остатки коррозионно активных флюсов могут обусловливать увеличение уровня шума электрических соединений, их деградацию и последующие отказы.

По коррозионному действию и флюсующей активности низкотемпературные флюсы выделены в пять групп.

I. Некоррозионное и неактивированные. Не оказывают коррозионного действия и характеризуются низкой флюсующей активностью

2. Не коррозионные и активированное, не оказывают коррозионного действия и обладают повышенной флюсующей активностью.

3. Слабо коррозионные и активированные, могут вызывать коррозию на площади от 3 до 5 % от общей поверхности, покрытой остатками флюса.

4. Коррозионное и активнее, флюсование такими флюсами приводит к коррозии на площади от 40 до 60 % от общей поверхности, покрытой остатками флюсов.

5. Коррозионные и высокоактивные, могут вызывать коррозию на всей площади, покрытой их остатками.

Наиболее часто пайка проводится флюсами первых двух групп.

При выборе флюсов помимо коррозионного действия следует учитывать температурный интервал их активности. Предпочтение отдается флюсам с температурным интервалом активности, которому соответствует температура пайки. Если температура пайки ниже или выше температурного интервала активности флюса, флюсующее действие и смачивание припоем паяемой поверхности может быть недротаточным. Для качественной пайки необходимо также, чтобы процесс активного флюсования начинался с температуры плавления припоя.

Повышенной флюсущей активностью обладают очищенные канифоли ОК-5 и ОК-6. Остатки канифолей ОК-5 и ОК-6 после пайки не вызывают коррозии проводников и паяных соединений. Благодаря этим свойствам канифолей ОК-5 и ОК-6 можно не производить отмывку флюса с поверхности ПП по окончании пайки.

Пайка в присутствии флюса ФКСП дает хорошие результаты, если строго соблюдаются условия его оптимальной жизнеспособности и периощческсго обновления раствора.

Однокомпонентный флюс, не требующий отмывки Р41-01И, основанный на канифоли, разработан специально для пайки поверхностей с плохой паяемостью, разработан для печатных плат радиоэлектронной аппаратуры без отмывки от остатков флюса после пайки. Он оставляет минимальное количество остатков на плате, не влияющих на внешний вид изделия, электрические параметры.

Флюс может использоваться при групповой пайке волной припоя, а также при ручной пайке.

Флюс типа Р41-01и был разработан для использования в стандартном оборудовании групповой пайки и может наноситься на плату следующими методами: пеной, разбрызгиванием или волной.

Однокомпонентный водосмываемый флюс ГИДРО-Х/20 разработан для использования при производстве электронной аппаратуры с водной отмывкой остатков флюса после пайки.

Флюс ГИДРО-Х/20 рекомендуется использовать для пайки печатных узлов любых видов радиоэлектронной аппаратуры, конструкция которых соответствует требованиям водной отмывки. ГИДРО-Х/20 является высокоактивным кислотным флюсом, позволяющим паять даже печатные платы и компоненты с длительным сроком хранения. Остатки флюса ГИДРО-Х/20 являются коррозионно-активными и должны быть обязательно удалены после пайки.