Введение

Паяльная паста используется в технологии поверхностного монтажа в качестве материала, обеспечивающего образование паяных соединений между контактными площадками (КП) печатной платы (ПП) и выводами поверхностно монтируемых изделий (ПМИ). Одним из важнейших достоинств пасты является ее многофункциональность и технологичность применения: помимо основного назначения в качестве припоя, она одновременно является флюсом, а также фиксирует компоненты при их установке на ПП. Применение паст позволяет значительно автоматизировать процесс нанесения. Правильный выбор пасты, соблюдение определенной технологии при подготовке ее к применению и предписанных производителем условий хранения – немаловажные факторы в обеспечении качества сборки электронного модуля.

1. Паяльные пасты и их характеристики

Паяльная паста представляет собой густую, вязкую массу, состоящую из смеси порошкообразного припоя и флюса-связки. Флюсовая составляющая пасты содержит канифоль или синтетические смолы, активаторы, добавки для контроля вязкости, стабилизаторы и растворители.

К паяльным пастам предъявляются следующие требования:

- высокое качество паяных соединений, без разбрызгивания и образования сопутствующих шариков припоя;

- хорошие клеящие свойства для удержания компонентов для пайки;

- высокая стойкость к растеканию при предварительном нагреве;

- минимальное количество легко удаляемых остатков флюса после пайки;

- возможность нанесения методом трафаретной печати или дозированием;

- длительное хранение без изменения свойств.

К основным характеристикам припойных паст относятся следующие:

- форма и размер частиц припоя;

- температура плавления;

- содержание металлической составляющей;

- тип флюсующей составляющей по степени активности;

- способ нанесения;

- тип отмывки паяльных остатков;

- реологические характеристики (вязкость, осадка, время сохранения свойств, клейкость).

1.2 Состав и классификация

Состав паяльных паст оговорен в следующих стандартах:

- IPC/EIA J-STD-004 «Требования к флюсам для пайки»;

- IPC/EIA J-STD-005 «Требования к паяльным пастам»;

- IPC/EIA J-STD-006 «Требования к славам припоя с флюсом и без флюса, применяемым в пайке электроники».

В электронной промышленности преимущественное распространение получили следующие припои: Sn63/Pb37 и Sn62/Pb36/Ag2 (добавление серебра снижает его миграцию с покрытия контактных поверхностей ПМИ в материал припоя) для эвтектической пайки и Sn95,5/Ag3,8/Cu0,7 и Sn96,5/Ag3,5 – для бессвинцовой.

Форма и размер частиц припоя

Данные параметры пасты являются чрезвычайно важными, так как определяют пригодность пасты для нанесения конкретным методом: трафаретной печатью либо дозированием, а также существенно связаны с геометрическими размерами апертур трафарета и шагом выводов устанавливаемых ПМИ. Пульверизация расплавленного припоя, которая обычно применяется для получения порошкообразной припойной составляющей паст, приводит к образованию частиц преимущественно сферической формы. Чем меньше площадь поверхности частицы припоя, тем больше степень ее окисления. Это же соображение справедливо для частиц неправильной формы по сравнению со сферической. Пасты с мелкими частицами склонны к образованию шариков припоя при пайке, с крупными частицами либо частицами нерегулярной формы – к закупорке трафарета при нанесении.

По размеру частиц припоя, пасты подразделяются на 6 типов, в соответствии с таблицей 1.

Таблица 1. Классификация паст по размерам частиц припоя по стандарту IPC/EIA J-STD-005 (мкм)

Тип частиц припоя	Диаметр частиц не более	Не более 1% частиц с размерами	Минимум 80% имеют ØD частиц припоя в диапазоне	Не более 10% частиц с размерами
Тип 1	160	150	150-75	20
Тип 2	80	75	75-45	20
Тип 3	50	45	45-25	20
Тип 4	40	38	38-20	20
Тип 5	30	25	25-15	15
Тип 6	20	15	15-5	5

При выборе припойной пасты ориентируются прежде всего на характеристики сборочной единицы (типы покрытия платы, подложек, ПМИ и минимальный шаг выводов ПМИ) и имеющееся в распоряжении оборудование. В случае задействования трафаретный устройств преимущественно применяются пасты типов 2-4 (с учетом того, что для любых апертур трафарета конкретной толщины по крайней мере 4-5 частиц припоя должно умещаться вдоль сторон самой маленькой апертуры). В случае дозирования обычно применяют пасты 4-6 типов.