Паяльная паста — инструкция по применению
Удивительное количество дефектов поверхностного монтажа возникает еще до открытия упаковки с паяльной пастой. Большую часть дефектов, связанных с использованием паяльной пасты, можно объяснить способом транспортировки, хранения и подготовки паяльной пасты. Контроль транспортировки, хранения и подготовки паяльной пасты может сократить или исключить недостатки, обусловленные использованием пасты. Ниже приводится перечень основных факторов, внимание к которым поможет вам максимально эффективно использовать паяльную пасту.
Паяльная паста состоит из двух компонентов с разной плотностью (металл и флюс), поэтому в некоторых составах небольшое количество флюса выделяется и поднимается на поверхность пасты. Чрезмерный нагрев может в значительно усилить процесс выделения флюса. Это ухудшит реологические свойства, и паста не будет, как ей положено, «течь». Таким образом, необходимо беречь паяльную пасту от чрезмерного нагрева перед использованием.
Влага является загрязняющим веществом, которое способно ухудшить качество паяльной пасты. Любая паяльная паста является в некоторой степени гигроскопичной (имеет свойство впитывать влагу), таким образом, необходимо беречь паяльную пасту от сырой (влажной) окружающей среды. Влага способна вызвать окисление шариков припоя до оплавления или значительно повысить скорость окисления припоя во время оплавления. Флюс, содержащийся в составе паяльной пасты, может не до конца очистить спаиваемые поверхности в рамках стандартного термопрофиля, так как необходимо большее время для удаления окислений, и тем самым не обеспечить необходимой смачиваемости. Кроме того, влага является причиной появления таких дефектов как: оползание паяльной пасты после трафаретной печати, образования перемычек, шариков припоя, закипания флюса, уменьшение время клейкости паяльной пасты. Водосмывные паяльные пасты более устойчивы к оползанию после трафаретной печати
Если иное не указано в листке технических данных, не рекомендуется замораживать паяльную пасту. Замораживание может привести к тому, что активаторы, содержавшиеся во флюсе, отделятся от его состава. Это негативно отразиться на характеристиках смачиваемости пасты.
Во избежание порчи, вызываемой вышеописанными внешними факторами, доставка паяльной пасты осуществляется в течение суток, по возможности в термостатической упаковке. После получения пасту необходимо распаковать и немедленно передать на хранение в нужных условиях согласно рекомендациям производителя. Идеальные условия хранения паяльной пасты, которые позволяют продлить срок хранения материала – хранение в охлажденном виде.
Идеальные условия печати паяльной пастой — относительная влажность: 40 % – 50 %, температура: 21-27°C. Кроме того, следует избегать задувания воздуха на трафарет, поскольку воздух, как правило, способствует подсыханию паяльной пасты.
Подсказка: Некоторые системы трафаретной печати, работу которых контролируют внешние контроллеры параметров окружающей среды, по умолчанию нагнетают воздух на поверхность трафарета. В отдельных случаях это намеренная конструктивная особенность, в других это всего лишь случайная особенность конструкции. Несложная доработка позволит значительно сократить или полностью исключить движение воздуха по поверхности трафарета.
Чтобы получить оптимальный результат, очень важно правильно подготовить пасту к нанесению. Важно не использовать и не наносить паяльную пасту в охлажденном виде. Если охлажденную пасту открыть при температуре ниже температуры конденсации помещения, на поверхности пасты появится конденсат, который приведет к осадке, закипанию и разбрызгиванию флюса и/или пасты, сдвигу деталей и/или другим связанным с появлением конденсата технологическим дефектам. Во избежание подобных проблем паяльную пасту необходимо полностью разогреть перед использованием. Стандартное время Поверхностный монтаж 4 стабилизации охлажденной паяльной пасты составляет от четырех до шести часов. Пока паяльная паста полностью не нагреется до комнатной температуры, не снимайте герметическую крышку, не открывайте и не пытайтесь перемешать пасту. В то время как контейнеры и картриджи через некоторое время могут быть теплыми на ощупь, температура в толще пасты может быть ниже комнатной.
Не пытайтесь разогреть паяльную пасту (например, поместив банку на горячую поверхность, рядом с потоком теплого воздуха, на установку для пайки волной припоя и т. д.), это может привести к выделению флюса и прочим вышеописанным дефектам, связанным с нагреванием пасты.
Подсказка: Если вы откроете охлажденную банку или картридж с пастой и тщательно ее перемешаете, паста станет однородной и может быть пригодной к использованию, но это не значит, что паста нагрелась, и такие действия точно не являются правильным способом подготовки пасты к использованию.
После того как паста нагрелась до нужной температуры, быстро и осторожно перемешайте пасту в банке специальной лопаткой в одном направлении в течение 1–3 минут. Это обеспечит равномерное перемешивание компонентов. Соблюдайте определенную осторожность: пасту нельзя перемешивать слишком интенсивно или дольше рекомендованного времени. Это может привести к снижению вязкости паяльной пасты и, соответственно, к оползанию пасты после нанесения через трафарет и/или образованию перемычек.
Не рекомендуется, но допускается хранить использованную паяльную пасту, оставшуюся на трафарете, в отдельном контейнере, чтобы в дальнейшем использовать ее повторно. Соблюдайте осторожность при сборе использованной пасты с трафарета; не собирайте пасту, которая засохла на трафарете или лезвиях ракеля. Засохшая повторно используемая паста или ее мелкие комочки способны привести к загрязнению ракеля при повторном использовании пасты. Такую пасту наносят на трафарет, предварительно разбавив равным, как правило, количеством новой пасты, чтобы восстановить ее свойства. Повторно используемую и свежую пасту смешивают в пропорции, обеспечивающей хорошую консистенцию пасты при печати.
Рекомендовано добавлять повторно используемую пасту на трафарет в течение дня или смены в небольших количествах во избежание ухудшения свойств пасты, а также следить за удалением пасты с трафарета перед его очисткой в конце смены или дня. Необходимо отметить, что большинство компаний предпочитает утилизировать использованную пасту во избежание возможных технологических проблем.
Подсказка: Не храните использованную и свежую паяльную пасту в одном контейнере. При смешанном хранении в свежую пасту может попасть излишняя влага или другие загрязняющие вещества, которые способны ухудшить эффективность пасты.
- Техническая поддержка
- Технические статьи
- Карманный справочник по пайке
- Видео по продуктам
- Практические советы
- Способы устранения дефектов
- Руководство для инженера
Пайка печатных платы с помощью паяльной пасты
Про этот метод пайки я знаю очень дано. Однажды даже пробовал, просто ради эксперимента припаять пару деталек с помощью паяльной пасты, но сейчас, наконец-то, я подошел к данному методу более менее серьезно и с практическими целями.
Пайка паяльной пастой — способ наиболее близкий к тому, как паяют платы на производстве. Все платы в ваших телефонах, ноутбуках, телевизорах и других приборах спаяны именно этим способом. Надо сказать, что процесс весьма завораживающий и выглядит как волшебство.
Разумеется, дома в кустарных условиях, техпроцесс несколько отличается от того, что используют на заводах, но общий принцип тот же.
Для начала нам понадобится трафарет для пасты. В промышленности трафареты делают из тонкой нержавеющей стали, вырезая в них дырки лазером или химическим травлением. Изготовление такого можно заказать и себе, но стоит это довольно дорого. Я же заказал трафареты из каптона. Один такой трафарет обошелся примерно в 230 рублей. Вероятно в дальнейшем я буду использовать стальные, но пока для пробы я решил остановиться на этом варианте.
Для крепления трафарета я соорудил простейший «прибор». Печатные платы на этом фото нужны исключительно для того, чтобы точно позиционировать ту плату, которую мы будем паять. Я использовал их потому, что их толщина точно совпадает с толщиной целевой платы.
Ставим плату, которую мы собираемся паять в устройство. При этом все дырки в трафарете точно попадают напротив контактных площадок деталей.
А вот и сама паста. Паяльная паста представляет собой смесь маленьких шариков припоя и флюса. Паст этих миллион видов и говорят подобрать хорошую целая проблема. Эта паста свинцовая, бывают бессвинцовые — они хуже по многим характеристикам, но не такие вредные. Вероятно в дальнейшем я перейду на бессвинцовые.
Паста оказалась достаточно жидкая. После пары попыток удалось нанести ее так, чтобы она попала на все контактные площадки. Конечно тут нужна некоторая сноровка. Наносится паста с помощью пластиковой карточки, хотя может быть имеет смысл использовать ракельную резину.
Поднимаем трафарет и достаем плату. Картинка из разряда «как оно выглядит на самом деле», ибо в идеале оно должно выглядеть несколько аккуратнее.
Дальше расставляем компоненты. Я не стал паять всю плату, а просто расставил несколько не самых ценных деталек для пробы. Расстановка оказалась весьма простой и после пары деталек процесс пошел весьма быстро и аккуратно. только потом уже заметил, что поставил конденсатор на размер больше чем надо, ну да ладно.
После этого плату нужно нагреть. На производстве это делают в специальных печах, где процесс нагрева и охлаждения очень точно контролируется по термопрофилю. Дело это не простое, тонкостей там море, для разных плат, паст, компонентов нужны разные термопрофили. Такие печки существуют и для «домашнего» пользования, а некоторые даже умудряются делать их из обычных печек для приготовления еды и тостеров. Я же за неимением всего этого грел паяльным феном.
Визуально качество пайки получается практически заводское. В любом случае выглядит оно в разы аккуратнее чем при пайке паяльником. При этом, конечно на пайку уходит в разы меньше времени, т.к. не надо вручную паять каждый контактик. Особенно порадовало качество пайки контактов с хорошим теплоотводом. Паяльником их практически не реально аккуратно запаять.
Поскольку паста довольно точно дозирована — все точки пайки получаются одинаковыми и аккуратными. За счет сил поверхностного натяжения компоненты сами занимают ровное положение, даже если изначально были поставлены немного криво.
Резюме: способ однозначно стоит использовать, если нужно спаять больше чем 1-2-3-10 плат. Затраты времени -10, аккуратность +20
Плату желательно отмыть от остатков флюса, можно использовать изопропиловый спирт, а можно( возможно даже лучше) специальную химию. Например можно использовать для отмывки в УЗ ванне жидкость Solins US
П.С. Пасту можно наносить и без трафарета из шприца, но это не очень удобно. Есть специальные пневматические дозаторы, но это не очень дешево.
П.С.2. Напоминяю, что свинец является вредным, а в виде такой пасты — особенно. Ни в коем случае нельзя есть, пить, курить во время работы с пастой.
Любые загрязнения рабочего места — удалять. Пары — не вдыхать и вообще проверивать. Тоже самое касается работы с обычным припоем.
Паяльные пасты: все о главном. Часть 1
«Водорастворимую» паяльную пасту (остатки флюса после пайки растворяются водой), требующую обязательной отмывки из-за содержания активного флюса (см. таблицу 1), отмывают последовательно обычной, дистиллированной и деионизированной водой, причем на каждом этапе применяют струйную отмывку( например — FLUX-OFF или ультразвук. Для «водорастворимых» паст, не требующих обязательной отмывки, процесс ограничивается дистиллированной водой.
Рис. 1. Классификация паяльных паст
| Активность флюса (% содержание галогенов) | Канифольные Rosin (RO) | Синтетические Resin (RE) | Органические Organic (OR) | Необходимость отмывки |
|---|---|---|---|---|
| Низкая (0%) | ROL0 | REL0 | ORL0 | Нет |
| Низкая (<0,5%) | ROL1 | REL1 | ORL1 | Нет |
| Средняя (0%) | ROM0 | REM0 | ORM0 | Рекомендуется |
| Средняя (0,5 – 2,0%) | ROM1 | REM1 | ORM1 | Рекомендуется |
| Высокая (0%) | ROH0 | REH0 | ORH0 | Обязательно |
| Высокая (>2,0%) | Обязательно |
С пастами, требующими отмывки специальными жидкостями, ситуация иная. Вне зависимости от наличия в составе галогенов, такие пасты основаны на канифольных флюсах, поэтому для их отмывки после пайки рекомендуется применять растворитель типа HCFC и омыляющий реагент. Потом отмывочные жидкости, в свою очередь, отмываются дистиллированной, а затем деионизированной водой.
Вместе с тем, многие паяльные пасты, не содержащие галогенов, отмываются трудно и оставляют на поверхности плат белесый остаток флюса. При этом стойкость к осадке считается важнее отмываемости.
Большинство паяльных паст, не требующих отмывки, освобождают производство от этого технологического процесса. Флюсы таких паст защищают паяное соединение от коррозии подобно лаку. Сосредоточимся на пастах, не требующих отмывки: они наиболее технологичны.
Рис. 2. Состав паяльных паст
Часто говорят: безотмывочные пасты не должны содержать галогенов. Надо четко уяснить, что если в документации на пасту указано «Требует отмывки», то мыть надо обязательно, а если такой маркировки нет, то вопрос решается исходя из дополнительных требований к изделию: внешний вид, нанесение лака.
В Японии, например, галогенсодержащие пасты (0,2%) в процессах без отмывки после пайки гораздо популярнее безгалогенных. Галогенсодержащие паяльные пасты сравнительно более технологичны, например, по паяемости, но часто уступают безгалогенным пастам по надежности, что проявляется в снижении сопротивления изоляции готового монтажа. Это объясняется более высокой химической активностью остатков флюса. Таким образом, паяемость и надежность, в большинстве случаев, — взаимоисключающие факторы.
В идеале, для пайки без отмывки нужна паста без галогенов, но с паяемостью, как у галогенсодержащей пасты.
Трудность заключается в повышении химической активности безгалогенных безотмывочных паст. В большинстве таких паст в качестве активатора вместо галогенсодержащих соединений используются органические кислоты, причем чем меньше молекулярный вес кислоты, тем больше способность активации. Поскольку активирующее действие органических кислот гораздо слабее, чем у галогенсодержащих компонентов, стараются ввести в систему флюса пару десятков относительно активных органических кислот.
Рис. 3. Основные характеристики, учитываемые при разработке или выборе паяльных паст
Вместе с тем такие высокоактивные органические кислоты поглощают влагу. Это чревато: оставшаяся в остатках флюса на поверхности подложки кислота при взаимодействии с водой ионизируется, что уменьшает поверхностное сопротивление изоляции и ведет к электромиграции.
В системах активации в паяльных пастах (здесь автор опирается на технические данные по пастам фирмы «KOKI» )используются менее гигроскопичные органические кислоты и специально разработанный безионный активатор. Эта специальная система не диссоциирует на ионы, ее электрические свойства стабильны, а активирующая способность не уступает галогенам. Благодаря высокой температуре активации, безионный активатор в сочетании с тщательно подобранными органическими кислотами делает активацию на стадии оплавления более длительной. В результате паяемость улучшается не в ущерб надежности.
Вот примеры популярных типов паст:
- паяльная паста для высокоскоростной печати;
- паяльная паста с высокой смачивающей способностью;
- паяльная паста для автоматического внутрисхемного тестирования;
- универсальная паста с чрезвычайно длительным временем жизни на трафарете.
| Стадии жизненного цикла пасты | Контролируемые характеристики |
|---|---|
| Хранение | Неизменность вязкости и паяемости |
| Нанесение пасты | Тонкая печать с шагом 0,5 мм и сверхтонкая — с шагом 0,4 мм. Время жизни после нанесения. Растекаемость пасты. Отделяемость от стенок апертур трафарета. Скорость печати (нормальная — до 100 мм/с, скоростная — 200 мм/с и более). Тиксотропный индекс (изменение вязкости в процессе оплавления). Полнота заполнения апертур. Размазываемость пасты по трафарету (паста должна образовывать плотный валик перед ракелем). |
| Монтаж компонентов | Клейкость. Стойкость пасты к осадке (растеканию). |
| Оплавление | Образование перемычек (короткие замыкания). Наличие частиц припоя в остатках флюса. Выворачивание и отрыв компонентов (tombstoning). Смачиваемость (образование галтели припоя). |
| Контроль качества | Остатки флюса должны обеспечивать бесперебойную работу АОИ — автоматической оптической инспекции. Для паяльных паст, предназначенных для последующего ICT-контроля, остатки флюса должны быть пластичными и оставаться на зондах. |
| Качество отмывки | При необходимости отмывки от остатков флюса она должна быть полной, без белого налета. |
СОСТАВ ПАЯЛЬНЫХ ПАСТ
Паяльные пасты состоят из припоя и флюса (см. рис. 2). При выборе комплекса припой + флюс для паяльной пасты учитывают характеристики, приведенные на рис. 3.
Порошок припоя
Для производства порошка припоя используют методы газового и центробежного распыления. Особенности метода газового распыления:
— получение частиц малого размера;
— легкость управления процессом образования окисной пленки на поверхности частиц;
— низкий уровень окисления частиц припоя.
Полученные частицы порошка припоя имеют размеры 1–100 мкм. На распределение размеров частиц припоя и их диаметр влияет скорость подачи припоя, скорость вращения шпинделя и содержание кислорода.
Порошок получают в емкости высотой около 5 м и диаметром 3 м, которая заполнена азотом и кислородом очень малой плотности (см. рис. 4). Слитки припоя плавят в тигле, расположенном в верхней части резервуара. Расплавленный припой капает вниз на шпиндель, вращающийся с большой скоростью. Когда капли припоя попадают на шпиндель, происходит разбрызгивание припоя в направлении стенок резервуара, при этом припой приобретает сферическую форму и затвердевает до того, как эти частицы достигнут стенки резервуара.
Рис. 4. Получение порошка припоя газовым распылением
Затем порошковый припой попадает на сортировочное сито, где лучше всего использовать метод двойной сортировки порошка припоя. На первой стадии порошок сортируют струей азота от воздуходувки. При этом отсеиваются частицы с размерами меньше нужного. Затем порошок идет на сито, где задерживаются частицы с размерами, превышающими заданные величины.
Рис. 5. Степень окисления частиц припоя в зависимости от их размера
Паяльные пасты с размером частиц 20–38 мкм применяются при монтаже печатных плат с шагом апертур трафарета до 0,4 мм, а с размером 20–50 мкм — для шага от 0,5 мм.
На качество порошков влияют два фактора.
Распределение размера частиц влияет на реологию паяльных паст, печать, растекаемость, характер отделения от трафарета и показатели осадки паст. Минимальный размер апертур трафарета зависит от минимального размера контактных площадок на печатной плате, при этом максимальный размер апертуры меньше или равен размеру контактной площадки. Нужный размер частиц подбирайте из расчета, что в самую маленькую апертуру трафарета должно гарантированно уместиться не менее 5 частиц припоя, как показано на рис. 12
Флюс
Второй компонент паяльной пасты — это флюс. Роль флюса в паяльных пастах та же, что и при пайке «волной припоя», или селективной пайке. Флюс должен:
— удалить оксидную пленку и предотвратить повторное окисление в процессе пайки. Металлические поверхности в условиях высоких температур при оплавлении быстро окисляются. Твердые компоненты флюса при этих температурах размягчаются и переходят в жидкое состояние, покрывая и защищая спаиваемые поверхности от повторного окисления. Флюс восстанавливает металл и удаляет оксидную пленку с поверхности контактов электронных компонентов, финишного покрытия печатной платы и поверхности порошка припоя;
— удалить загрязнения. Впрочем, флюс не справится с большим количеством отпечатков, поэтому лучше плату брать в руки в перчатках;
— обеспечить стабильность вязкости пасты, требующуюся при печати и оплавлении.
Основные флюсующие компоненты и их роль указаны в таблице 3.
| Группа | Вещества | На что влияют | Пояснение |
|---|---|---|---|
| Активаторы | Аминхлоргидрат. Органические кислоты и т.д. | Активирующая способность (паяемость). Надежность (поверхностное сопротивление остатков флюса, уровень электромиграции и коррозии). Срок хранения. | Именно эти компоненты в основном обеспечивают эффективное удаление окислов. Активаторы не только размягчают и переводят в жидкую форму древесные смолы, они также смачивают поверхность металла и реагируют с окислами. |
| Канифоли | Древесная канифоль. Гидрированная канифоль. Диспропорционированная канифоль. Полимеризующаяся канифоль. Канифоль, денатурированная фенолом. Канифоль, денатурированная эфиром. | Печать. Паяемость. Стойкость к осадке. Клейкость. Цвет остатков флюса. Контролепригодность. | Эти виды канифоли размягчаются на стадии предварительного нагрева (температура размягчения 80–130°С) и растекаются по поверхности частиц припоя и по подложке. Фирма «KOKI» обычно использует натуральные древесные канифоли. В зависимости от вида обработки они имеют различный цвет (чаще всего желтый или ), активирующую способность и температуру размягчения. Для управления технологическими свойствами (осадкостойкостью, клейкостью ), а также свойствами остатка (его цветом, пластичностью, способностью обеспечивать тестируемость схемы) обычно в состав флюса входит не менее 2–3 различных видов канифоли. |
| Тиксотропные материалы | Пчелиный воск. Гидрированное касторовое масло. Алифатические амиды. | Четкость печати. Вязкость. Тиксотропность. Стойкость к осадке. Запах. Отмываемость. | Эти компоненты позволяют обеспечить стойкость пасты к напряжениям сдвига, возникающим в процессе печати и установки компонентов на плату, и восстанавливают вязкость пасты после нанесения ее на подложку. Дополнительные компоненты обеспечивают легкое отделение пасты от трафарета, что улучшает качество печати. |
Рассмотрим теперь факторы, влияющие на качество печати.
Рис. 6. Факторы, влияющие на качество печати
ПРИНТЕРЫ
Электронная промышленность развивается, и плотность монтажа компонентов на печатной плате растет, а размер компонентов уменьшается. этого требования к характеристикам и качеству паяльных паст ужесточаются.
Критичный фактор при монтаже печатных плат с высокой плотностью монтажа компонентов — выбор оборудования и параметров печати, а также качество и характеристики паяльных паст. Это означает, что даже если подобрана потенциально очень хорошая паяльная паста, результат может оказаться удручающим только неправильной установки рабочих параметров принтера или неудачного подбора ракеля и способа изготовления трафарета.
Факторы, определяющие качество печати, перечислены на рисунке 6. Рассмотрим их подробнее.
Трафареты
Прежде использовались трафареты, полученные химическим травлением, в силу их относительной дешевизны. Однако форма апертур таких трафаретов не позволяет получать качественную печать при размере апертур менее 0,5 мм.
Трафареты, изготовленные лазерной резкой, имеют меньший размер апертур, но на стенках апертур остается окал, получившийся в результате плавления металла. Без дополнительной обработки такие трафареты невозможно использовать для апертур шириной менее 0,4 мм или под корпуса BGA c диаметрами площадок 0,25–0,3 мм. Эта проблема легко решается путем электрополировки трафаретов, которая убирает шероховатость со стенок апертур, что позволяет использовать такие трафареты при размере апертур до 0,2 мм.
Третий метод — гальванопластика — дает трафареты с размером апертур до 0,1 мм. Используется крайне редко, потому что такой размер апертур практически не используется, а стоимость производства высока.
Толщина трафарета определяется минимальными размерами и шагом между апертурами. Чем тоньше трафарет, тем лучше результаты при печати, поскольку тонкие трафареты вызывают меньшее напряжение сдвига в пасте при отделении от подложки (см. рис. 8).
Рекомендуемая толщина трафарета в зависимости от размера апертур приведена в таблице 4.
| Минимальный шаг выводов, мм | Толщина трафарета, мкм |
|---|---|
| > 0,65 | 0,15; 0,2 |
| 0,5 | 0,12; 0,15 |
| 0,4 (диаметр MBGA 0,3 мм) | 0,12; 0,15 |
| SMD 0201 | 0,08; 0,1 |
| SMD 03015; 01005 | 0,08 и менее |
Желательно, чтобы размер апертуры был несколько меньше площадки на печатной плате, чтобы скомпенсировать растяжение трафарета, допуски на совмещение и осадку паяльной пасты. Пример апертуры под контактную площадку вывода корпуса QFP (шаг 0,5 мм) приводится на рисунке 9.
Рис. 9. Размер отверстия в шаблоне должен быть меньше размера площадки
Геометрическая форма апертур сильно влияет на число дефектов пайки. Поэтому к изготовлению трафаретов нужно подходит очень ответственно, как на этапе конструирования, так и на этапе изготовления.
Правила расчета размеров апертур иллюстрирует рисунок 10. Рисунок 11 показывает, что при использовании апертур со скругленными углами уменьшается адгезия между пастой и стенками апертур при отделении трафарета от подложки, что уменьшает искажение отпечатка.
Рис. 10. Расчет размеров отверстия в трафарете Рис. 11. В отверстиях со скругленными углами адгезия между пастой и стенками отверстий меньше
Что касается минимального размера апертур, то не менее 5 самых больших шариков припоя должны вписываться в самую маленькую апертуру по ее меньшей стороне (см. рис. 12).
Ракели
Ракели бывают резиновыми и металлическими. Резиновые ракели подразделяются по форме на квадратные, плоские и сабельные (см. рис. 13). Нельзя сказать, какой из ракелей лучше: от рабочего угла ракеля зависит растекаемость пасты, а хорошая растекаемость дает должное заполнение каждой апертуры паяльной пастой.
Рабочий угол сабельного ракеля составляет 70–80°. Поскольку сила, направленная вниз, относительно невелика, такой ракель больше подходит для паст с низкой вязкостью.
У квадратного ракеля рабочий угол составляет 45°. Он оказывает высокое давление на паяльную пасту, поэтому его лучше применять для высоковязких паст. Если работать этим ракелем с низковязкими пастами, то паста затечет под трафарет (см. рис. 14).
Рабочий угол плоского ракеля — 50–60°. Изменяя угол наклона, можно работать с пастами различной вязкости.
При работе с резиновыми ракелями надо постоянно следить, чтобы рабочая кромка всегда была острой. При износе кромки приходится увеличивать нажим, чтобы избежать размазывания пасты. При этом возрастает и давление, под которым происходит заполнение апертур пастой, что увеличивает трение между частицами припоя и неблагоприятно влияет на отделяемость пасты от стенок апертур.
В отличие от резиновых, жесткие металлические ракели не изнашиваются, работают долго и не захватывают пасту из отверстий.
Как пользоваться паяльной пастой?
13323
+ Оглавление
На сегодняшний день пайка паяльной пастой признана эффективным способом для соединения контактов поверхности микросхем и печатных плат. Вместе с этим, существуют определённые трудности работы, которые можно охарактеризовать как сложность технологического процесса в домашних условиях и как пользоваться флюсом для пайки подскажут советы и рекомендации специалистов. Основные преимущества технологии можно выразит в следующем:
- Нанесение паяльной пасты допустимо к печатным платам с очень мелкими деталями и компонентами.
Нанесение паяльной пасты на плату
- Не требуется использование паяльника с высокой рабочей температурой, можно применять паяльный фен или паяльники со средними нагрузочными характеристиками.
- Паста применяется для тех случаев, когда нет других вариантов обеспечения качественного соединения поверхности.
Общая классификация паст для пайки микросхем и плат 
Согласно общепринятым правилам и регламентным положениям, допускается применение следующих компонентов для того чтобы знать как пользоваться паяльным флюсом в домашних и производственных целях.
- Припои с порошкообразными формами и вариантами дробления.
- Флюсовые компоненты.
- Связующие материалы.
- Общие добавки и специальные активаторы.
В качестве компонентов для припоя используют олово, серебро, а также традиционный свинец. Вместе с этим применения свинца в последнее время уходит на задний план, и нанесение паяльной пасты через трафарет осуществляется при помощи безсвинцовых компонентов.
Далее, нужно учитывать следующее перед тем, как паять паяльной пастой, в каждом компоненты используют специальный флюс, который играет своеобразную роль обезжиривателя. Существенную роль в этом случае играют SMD компоненты, которые используются в большинстве групп печатных паст, и срок годности паяльной пасты из-за наличия активных химических компонентов составляет не более 6 месяцев. Но, в течение этого срока годности нужно помнить, что хранение паяльной пасты должно быть только в определённых температурных режимах, а именно от +2 С и до +10 С.
Читайте также: Флюс для пайки микросхем
Варианты изготовления паяльных паст
Помимо основных компонентов составляющие основу материала, технологическая инструкция по применению паяльной пасты подразумевает несколько видов и категорий:
- Безотмывочный.
- Отмывочный.
- Растворимый вариант, на основе водной жидкости.
- С содержанием галогенов.
- Без содержания галогенов.
Нужно учитывать, что свойства паяльной пасты как пользоваться в определённых условиях зависят от наличия основных и вспомогательных компонентов, но в любом случае в тех пастах, где нет водной основы, обязательно присутствует канифоль. В данном случае для промывки в обязательном порядке используют слабый растворитель.
Как правильно провести пайку паяльной пастой?
Для того чтобы добиться лучшего эффекта процесса пайки, рекомендуем придерживаться некоторых правил:
- Проводим качественное обезжиривание поверхности платы при помощи специальных препаратов, затем обеспечиваем просушку микросхемы и платы.
- Платы фиксируем только в горизонтальном положении для проведения технологической пайки.
- В местах соединения равномерно наносим пасту.
- Наносим на ножки деталей SMD пасту, помимо основных компонентов рабочей платы микросхемы.
- Если используем нижний подогрев, применяем фен, который аккуратно просушивает всю плоскость обрабатываемой печатной платы. Осторожным потоком направлением струи горячего воздуха фена обеспечиваем растекание флюса.
- После того, как испарится флюс на обрабатываемой поверхности, требуется увеличить температуру фена для дальнейшего качественного соединения.
- Контроль за всем процессом осуществляем в визуальном режиме.
- По окончании работы проводим дополнительную технологическую очистку специальным препаратом.
Некоторые хитрости проведения паяльных работ
Если в заводских условиях весь процесс пайки отработан до автоматизма, то самостоятельное применение паяльной пасты имеет некоторые хитрости. Обязательно проводим обезжиривание печатной платы, не забываем смачивать все контакты, где имеются следы окислов. Если вы давно не использовали плату, и несмотря на ее хорошее состояние, также проводим обезжиривание.
Паяльная паста как основной материал обработки должна иметь хорошую субстанцию, то есть, паяльная паста не должна быть слишком жидкой или слишком густой, то есть субстанция должна иметь что-то среднее. Оптимальным вариантом будет всем известная «сметанная» субстанция. Процесс смачивания необходимо соблюдать на всем протяжении процесса пайки.
Субстанция для пайки
По всей плоскости платы наносится только тонкий слой паяльной пасты. Более толстый слой пасты используется для контактов SMD-компонентов. Но, для совсем простых конструкционных соединений, такой метод обработки неприемлем.
Для очень большой платы, где нет возможности использовать паяльный механизм, допускается применение паяльного фена, специальных устройств подогрева и даже утюга, но при этом помните, что рабочая температура прогревания не должна превышать +150 С, а также нужно следить за тем, чтобы не было эффекта покоробления платы в процессе разогрева.»
В процессе работы образуются осадки и шлам, который необходимо убирать очень тщательно. Для этих целей можно использовать традиционный паяльник, который имеет специальное жало, известное как «микроволна».
Инструменты для пайки
Для проведения самостоятельной работы с использованием паяльной пасты, вам потребуются следующие инструменты и материалы:
- Технологический паяльник (температура не более +300 С).
- Бокорезы, а также технологический пинцет для обработки соединений.
- Шило или специальная острая игла.
- Состав припоя для обработки.
- Увеличительное устройство (стекло или лупа).
- Жидкий флюс с нейтральными характеристиками безотмывочного типа.
- Шприц, при помощи которого будем наносить флюс.
- Паяльный фен.
Инструменты для пайки
Если нет безотмывочного флюса, в редких случаях допускается применение спиртового раствора с канифолью, но помните, такой препарат можно использовать, но достаточного эффекта у вас вряд ли получится, поэтому этот вариант считается как запасной.
Паяльник напряжением 220 Вольт использовать также не рекомендуется. Вспомогательный способ, это паяльник напряжением 12 В-36 В, с характеристиками мощности 20-30 Ватт. Паяльный фен можно использовать только как запасной или основной вариант, но не нужно забывать о том, что прогревание нужно осуществлять для всей плоскости микросхемы равномерно, и при этом сначала для растекания флюса, затем увеличиваем температуру для сушки микросхемы.
В процессе работы обязательно соблюдаем требования безопасности, проветриваем помещение, и учитываем, что вы работаете с электро-опасными инструментами и химическими вредными веществами, используемые для пайки.