Паяльные пасты: как пользоваться? Паяльная паста своими руками

Рубрика: Все про пайку, О материалах и инструментах, Статьи обо всем Опубликовано 02.03.2020 · Комментарии: · На чтение: 2 мин · Просмотры: Post Views: 1 290

Паяльная паста — это смесь припоя и флюса. Широко применяется для пайки SMD и планарных микросхем.

Она отличается от обычного проволочного припоя своей пастообразной формой.

Паста мягкая, и содержит в себе свинцовые микрошарики.

Поэтому, ее не стоит наносить пальцами. Лучше пользоваться зубочистками или лопатками. А ватные палочки неэффективны из-за того, что много в себя впитывают.

Еще паста продается в шприцах. В таком виде с помощью поршня можно точечно дозировать количество припоя на плату. Используйте иглу большого диаметра.

После нанесение пасты обязательно закрывайте ее, независимо от времени. Иначе шарики застынут в засохшем флюсе, и она потеряет свои свойства.

Общие сведения

Паяльная паста представляет собой пастообразную массу, которая состоит из множества маленьких частиц припоя сферической формы, флюса и разных добавок. Зачем она нужна и что с ней делать?

Пасты паяльные используются для поверхностного монтажа электронных компонентов методом пайки на печатных платах, гибридных интегральных схемах, подложках из керамики. После нанесения на поверхность состав сохраняет активность в течение нескольких часов. Сфера применения – промышленность.

Характеристики

Форма и габариты частиц припоя

От характеристик частиц припоя зависит то, каким образом будет осуществляться нанесение паяльной пасты на поверхность. Составы с маленькими частицами к окислению склонны значительно меньше. К тому же, если вещество для пайки имеет крупные частицы нерегулярной формы, это грозит закупоркой трафарета, следовательно, процедура нанесения потерпит крах.

Удельный вес метала в составе

Этот показатель определяет толщину оплавленного припоя, от него зависит степень осадки и растекания вещества для пайки. Толщина соединения после оплавления находится в прямой зависимости от удельного веса металла в составе пасты: чем его процентное содержание выше, тем больше толщина соединения после того, как осуществлено оплавление паяльной пасты. От концентрации металла также зависит и выбор способа нанесения. Так, если паяльная паста содержит его в объеме 80%, наносить ее следует трафаретным способом, если 90% — дозированием.

Тип флюса в составе пасты

Влияет на уровень активности вещества, наличие необходимости отмывки. В зависимости от метода удаления флюсовых остатков различают три группы флюсов:

• Канифольные. Основным составным элементом является очищенная натуральная смола, которая добыта из древесины сосны. Канифольные флюсы делятся на неактивированные, среднеактивированные и активированные слабокоррозионные. Для первых свойственны минимальные показатели активности, вторые достаточно легко поддаются очистке, обеспечивают хорошее смачивание и растекаемость припоя, третьи характеризуются наибольшими показателями активности и низким уровнем спроса.
• Водосмываемые. Содержат органические кислоты. Применение водосмываемого активного флюса является гарантом получения хорошего результата пайки, при этом существует необходимость отмывки деионизированной водой, имеющей температуру 55-65 градусов.
• Безотмывные. Не нуждаются в отмывке. Произведены на основе смол натурального и синтетического типа. Удельный вес смолы в составе таких флюсов составляет 35-45%. Проявляют среднюю активность, их остатки после пайки не являются коррозионными и проводящими, а концентрация твердых осадков может достичь максимум 2%.

Для водопроводных систем

Совершенно отдельную группу составляют пастообразные композиции, предназначенные для монтажа паяльником фитингов из меди и ее сплавов в системах водоснабжения. К этим составам предъявляются особые требования, которые строго регламентирует ГОСТ.

Ни один из компонентов пасты не может быть токсичным. Флюс должен полностью исключить окисление шва, попадание продуктов коррозии в воду.

Пасты для водоснабжения абсолютно не подходят для работы с электронными схемами по многим причинам, в частности потому, что к ним, для увеличения прочности соединения, часто добавляют медь или серебро. В электронике такие композиции не находят применения.

G5-SM800, G4(A)-SM833, G5(A)-SM833

Пасты с флюсом, не требующим отмывки, состоящие из RMA-флюса и припойного порошка, слабо подверженного процессам окисления и с равномерным распределением частиц постоянной, строго сферической формы.

Применяемый флюс является продуктом новейшего поколения, не требующим отмывки. Используемый флюс не содержит галогенов. Это позволяет улучшить не только технологические свойства припоя, но и значительно увеличить надёжность изделий. Потребителями нашей пасты отмечена очень хорошая растекаемость припоя по инверсионному золоту (как у паст с активным флюсом) и улучшенная пайка элементов изготовленных по бессвинцовым технологиям. Это особенно важно в период, когда часть элементов изготовлена по старым технологиям (с использованием свинца), а выводы другой части элементов уже не содержат свинца, например, из сплава серебро-палладий.

• Используемые сплавы: Sn63/Pb37; Sn62/Pb36/Ag2
• Не требует отмывки – после пайки остатки флюса не способствуют коррозии и другим процессам, вызывающим ухудшение электронных характеристик изделия.
• Высокая смачиваемость во время процесса оплавления. Обеспечивает качественное удаление оксидных плёнок с поверхностей паяемых металлов.
• Высокая надёжность образуемых паяных соединений.
• Не вызывают образование шариков припоя вблизи контактных площадок.
• Применяются для компонентов с малым шагом выводов
• Не способствуют образованию перемычек между выводами компонентов после пайки за счёт резкого осаждения.
• Длительный срок хранения при минимальном изменении вязкости.

https://fr4.ru/upload/fr4/paste/reflow_profile.pdf

Свойства

Вязкость

Это не что иное, как густота паяльного пастообразного вещества. Паста наделена способностью изменения степени своей вязкости при воздействии нагрузки механического типа. Определить ее можно с помощью специальных приборов: вискозиметров Брукфилда и Малкома. Как правило, этот показатель указывается методом маркировки.

Осадка

Паяльные пасты обладают способностью увеличиваться в размерах после, того как отпечаток нанесен на поверхность. Рассматриваемый показатель должен находиться на низком уровне, поскольку значительное увеличение размеров отпечатка паяльной пасты является причиной образования перемычек.

Время сохранения свойств

Находит свое отражение в таких показателях, как наибольшее время пребывания вещества на трафаретке до нанесения или после нанесения, которое не влечет за собой деградацию свойств. В большинстве случаев значение первого параметра находится в пределах 8-48 часов, второго — 72 часа. Фиксируются эти показатели производителем на упаковке. Причем может быть указан как один параметр (любой из двух), так и оба.

Клейкость

Идентифицирует возможность паяльной пасты удерживать SMD-компоненты на своих местах после инсталляции их на поверхность и до паяльной процедуры. Степень клейкости свидетельствует о «жизнеспособности» пасты и определяет ее срок годности. Вычисляется посредством реализации специального теста, при котором используется традиционный тестер, способный измерять силу, необходимую для передвижения элемента определенных весовых параметров с площади пастообразного вещества тех или иных размеров.

Наличие клеистой способности и ее уровень зависят от типа паяльной пасты. В среднем же время удержания находится в диапазоне 4-8 часов, в то время как максимальный показатель, который характерен для ряда паст, может достигать 24 часов и более.

Паяльная паста: как пользоваться

Правила эксплуатации условно можно разделить на три блока:

1. Общие условия использования:

• помещение, где производятся паяльные работы, должно быть чистым, не являться источником или местом сосредоточения пыли или каких-либо иных загрязнений;
• в целях индивидуальной защиты использовать защитные очки для глаз и перчатки для рук;
• для отмывки уже нанесенной пасты с поверхности платы применять изопропиловый спирт или другие вещества-растворители.

2. До вскрытия упаковочной тары:

• поместить пасту в помещение, в котором температурный режим находится в пределах 22-28 градусов, а влажность – 30-60%;
• перед тем как открыть упаковку, выдержать пасту при комнатной температуре как минимум пару часов, при этом прибегать к применению искусственных способов разогрева вещества категорически запрещено;
• в процессе работы паяльное вещество следует регулярно перемешивать.

3. После вскрытия упаковочной тары:

• нанести на трафаретное полотно приблизительно 2/3 от всего количества паяльного вещества;

• учитывая скорость производственного процесса, по мере использования нанесенной пасты необходимо добавлять небольшими порциями оставшееся паяльное вещество;
• если печатные работы завершены, а паяльная паста для поверхностного монтажа осталась, ни в коем случае нельзя смешивать ее с новой, а хранить следует в отдельной емкости в холодильном оборудовании;
• если паяльные работы не окончены, для их продолжения можно использовать как начатую паяльную пасту, так и новую, главное условие здесь – смешать ранее вскрытую пасту в соотношении 1:2 с новой и тщательно перемешать для получения однородной массы;
• монтаж компонентов на печатную плату следует произвести как можно быстрее, собственно говоря, такими же ускоренными темпами ее нужно потом и пропаять;
• в случае возникновения вынужденной паузы в работе, которая превысит 60 минут, остатки паяльной пасты (то есть той пасты, которая была нанесена на трафарет, но использована не до конца) убрать в специальную емкость и плотно ее закрыть;
• в целях получения высококачественной трафаретной печати рекомендуется производить очистку трафаретного полотна каждые 40-45 минут.

Изготовление в домашних условиях

Иногда готовой паяльной массы не оказывается в наличии, поэтому полезно узнать о способах ее изготовления. Для этой цели необходимо подготовить паяльный жир и прутик припоя из свинца и олова. При отсутствии первого материала его можно заменить вазелином ЛТИ-120.

Припой необходимо размельчить с помощью надфиля или специальной насадкой для дрели. Готовая крошка должна состоять из мелких частичек. Она убирается в емкость, в которую добавляется вазелин в соотношении 1:1 и небольшое количество флюса.

Все компоненты самодельной пасты тщательно перемешиваются и разогреваются на водяной бане. Готовый состав можно хранить в крупном шприце. С помощью него пастообразная субстанция и будет наноситься на платы.

Для увеличения эффективности паяльной массы в нее можно добавить немного хлористого аммония. В готовой смеси концентрация этого ингредиента не должна превышать 5-10%. Заменить аммоний можно анилином солянокислым. Хранить вещества необходимо в герметичных емкостях и вдали от домашних питомцев и детей.

Каплеструйный метод

Диспенсерная печать – способ нанесения паяльного вещества посредством его «выстреливания» при практически комнатных температурных показателях (около 30 градусов) из картриджа через эжектор на печатную плату именно в то место, в которое следует нанести пасту, исходя из схемы платы. Картридж находится в постоянном движении, следуя по ординате и абсциссе над поверхностью печатной платы. От него зависит правильность нанесения паяльного слоя. Картридж останавливается именно там, где нужно, и точно в то время, когда нужно, благодаря исправно функционирующей приводной системе. В домашних условиях могут использоваться не эжектор и картридж, а другой дозатор паяльной пасты – шприц.

Преимущества применения

Паяльные пасты используются не только в быту, но и в промышленности. Такое обширное распространение этого материала объясняется следующими его преимуществами:

• возможность применения в производстве плат, на которых находятся мельчайшие элементы;
• пользоваться паяльной пастой можно даже без паяльника, но в таком случае потребуется специальная станция или фен для нагрева изделия и равномерного распределения ингредиентов по поверхности платы;
• пользоваться пастой для пайки можно в таких ситуациях, когда отсутствует возможность воспользоваться классическими инструментами.

Если нет возможности или желания самостоятельно изготавливать смесь, можно приобрести готовый вариант. Но нужно запомнить, что качественная паяльная паста стоит около 10 американских долларов за 50 г. Более дешевые варианты обладают низким качеством и могут не только не обеспечить достаточной надежности фиксации, но и привести к дополнительным проблемам при последующем использовании электронного изделия. Чтобы избежать проблем, покупать такие материалы лучше в сертифицированных магазинах или непосредственно у производителей.

Трафаретный метод

Пользуется наибольшей популярностью, подразумевает нанесение пасты на паяльную поверхность посредством продавливания через апертуры в трафаретном полотне специально предназначенным инструментом – ракелем. При этом ракель совершает перемещательные движения по поверхности трафарета в горизонтальном положении.

Пошаговая инструкция при трафаретном методе:

• Шаг 1. Зафиксировать паяльную поверхность (плату) в рабочей зоне.
• Шаг 2. Совместить с абсолютной точностью паяльную плату и трафарет.
• Шаг 3. Выдавить или нанести необходимое количество паяльной пасты на трафаретное полотно.
• Шаг 4. Нанести пастообразное вещество через трафарет, используя ракель.

• Шаг 5. Проверить качественные характеристики нанесения паяльного вещества.
• Шаг 6. Снять паяльную поверхность.
• Шаг 7. Произвести очистку трафарета.

Реологические особенности

Важными характеристиками паяльных паст для поверхностного монтажа являются вязкость, клейкость, длительность периода сохранения свойств, способность создавать объемное соединение на плате.

Знание количественных показателей реологических свойств позволяет правильно выбрать принтер для нанесения паяльной пасты, который сможет рационально дозировать порции.

Наносят пасту с учетом склонности к увеличению вязкости пастообразной массы. Уменьшение вязкости происходит при повышении температуры. Чтобы успешно паять паяльной пастой, нужно периодически к массе добавлять новые порции и контролировать показания температуры в рабочей зоне. Это можно легко делать при использовании автоматов для трафаретной печати, оснащенных термодатчиками.

На многих упаковках с импортными пастами указывают «время жизни». Значение определяет интервал времени с момента распечатывания банки до окончания пайки, в течение которого реологические свойства останутся неизменными.

Если показатель невысокий, для получения качественного соединения работать придется оперативно. Сейчас в продаже имеются смеси, со «временем жизни» 72 часа. С такими средствами можно работать не спеша.

Важной характеристикой является клейкость паяльной пасты, которая отображает способность детали удерживаться на плате до начала работы.

Некоторые пасты могут фиксировать электронные компоненты более суток, что удобно при монтаже больших плат. Составы с низкой клейкостью способны удерживать элемент 4 часа.

В продаже имеется большой ассортимент паяльных паст, часть из которых продается в шприце для ручного или автоматического дозирования, другие – в банках, картриджах.

Продукция в банках предназначена для станков трафаретной печати. Сделаны они из металлических листов с большой скрупулезностью, что позволяет вырезать на плате ячейки для нанесения паяльной пасты с точностью до 0, 1 мм.

Специальные виды трафаретов могут регулировать толщину нанесения пастообразной массы. Станки могут работать как в ручном, так и в автоматическом режимах. Дорогостоящие модели дополнительно оснащены системой очистки трафаретов, что значительно увеличивает производительность работ.

Условия хранения

Паяльные пасты требуют не только соблюдения правил эксплуатации, но и особых условий хранения, основные среди них следующие:

• температура помещения, где хранится вещество, не должна превышать 25°С;
• температурный диапазон хранения пасты зависит от производителя и может находится в пределах 4-10°С;
• годность пасты при хранении в рекомендуемых условиях для составов с водосмываемыми флюсами составляет 3-6 месяцев, а с несмываемыми – 6-12 месяцев;
• пайка паяльной пастой должна осуществляться в помещении, где показатель относительной влажности соответствует 60-80%.
• начатые пасты разрешается хранить не более 12 часов;
• в целях снижения степени деградации, которая осталась от предыдущего процесса пайки, в новых паяльных работах пасту задействовать можно, но только с добавлением новой;
• банки, картриджи и шприцы с паяльным веществом хранить следует только в вертикальном положении, наконечниками шприцов вниз для исключения возможности расслоения.

Как выбрать?

Паяльные пасты выпускаются в самом разном составе — это обуславливает различия в сфере использования таких составов и диктует определенные требования при выборе того или иного вещества. В основе выбора лежит тот металл, для спайки которого требуется паста.

Если вы планируете работать с никелем, то для подобных сплавов предпочтение лучше отдавать составам с содержанием хрома или никеля, легированных бериллием, кремнием или бором — такие сплавы относятся к категории твердых. Максимального эффекта можно достичь при пайке в условиях вакуума или в атмосфере аргона.

Медь — здесь актуальны медно-серебряные сплавы, которые для снижения температуры плавления могут дополнительно легироваться свинцом либо оловом.

При сплавлении алюминиевых компонентов необходимы припои на основе цинка и олова.

Золото и серебро, а также многие прочие сплавы, покрытые ими — здесь следует взять универсальную пасту из серебра с примесями цинка и меди.

Температурный режим

Паяльные пасты чувствительны к существенно низким и высоким показателям температуры. Учитывая то, что в основе содержатся два материала различной плотности (флюс и припой), считается возможным естественный процесс расслоения флюса и других составных элементов паяльного вещества, а также возникновение тоненького слоя флюса над поверхностью. Нахождение пасты под воздействием высоких температур продолжительное время приводит к значительному расслоению флюса и оставшейся пасты, является причиной образования толстого приповерхностного слоя флюса. Что же получается в результате? А получается, что паста паяльная лишается своих свойств, а, следовательно, нанесение ее на поверхность будет дефективным. Температурный режим, показатели которого выше 30°С, и вовсе спровоцирует химическое разложение паяльного вещества.

При воздействии низких температурных показателей паста теряет свою смачивающую способность, поскольку активаторы флюса частично или полностью переходят в осадок. Составы некоторых производителей все же можно хранить при температуре от –20 до +5°С.

Что это такое и для чего нужны?

Паста для пайки — это вязкая структура, которая имеет в своём составе припой, флюс, различные летучие растворители, а также специальные клейкие компоненты. В зависимости от химического состава флюса и припоя могут варьироваться температура плавления, техника работы, а также варианты отмывки печатной платы.

Известно, что пайка для соединения элементов допускается при использовании любых материалов, температура плавления которых на несколько уровней ниже, чем температура плавления этих самых деталей. Именно поэтому для простейших бытовых схем в домашних условиях чаще всего в ход идет припой вместе с флюсом либо кислотой. Паяльные пасты в своем составе содержат сразу 2 компонента, а также их всевозможные примеси, благодаря чему ход пайки многократно ускоряется. Помимо того, такие пасты нашли самое широкое применение при изготовлении электроприборов.

В качестве базовых материалов в качестве припоя подбирают сплавы со свинцом, а также оловом либо серебром, однако максимальное хождение получила бессвинцовая паяльная паста.

Флюс в структуре выполняет функции обезжиривателя. Помимо этого, для успешного выполнения работы потребуется клейкий связующий компонент — он существенно облегчает фиксацию SMD-элементов на рабочие платы. При этом чем больше габариты платы, тем более насыщенной будет элементарная плотность, и тем актуальнее применение пасты для выполнения пайки.

Пасты нашли повсеместное применение и в производстве. Они применяются для лужения кузова автомобиля, проведения поверхностного монтажа, ремонта проводов и пайки светодиодов.

Можно сказать, что паяльная паста стала выгодным и эффективным заменителем традиционных припоев, конечно, в том случае, если её марка и флюс, входящий в ее основу, были подобраны правильно.

К основным преимуществам материала относят удобство нанесения, а также чистоту печатной платы, которая достигается благодаря точно дозированному нанесению состава. Единственный минус таких паст — это недолгий срок годности, в среднем он не превышает полугода. После этого консистенция пасты начинает разделяется на фазы, и средство становится непригодным для эксплуатации.

Воздействие влаги

Наиболее пагубное воздействие на паяльную пасту оказывают не низкие и высокие температуры, а влага. Если уровень влажности повышен, припойные шарики, находящиеся в составе пасты, начинают окисляться быстрыми темпами, что приводит к трате активаторов флюса с целью произведения очистки шариков, а не на паяемые поверхности, как это должно быть. При попадании влаги паста растекается, образуются перемычки и шарики припоя, разбрызгивается флюс/припой, смещаются электронные компоненты в процессе пайки, уменьшается время удержания компонентов электронного типа.

Припой в катушках и брусках

• Трубчатый припой
  Alpha производства Cookson Electronics Assembly Material’s различных сечений с качественным флюсом, не требующим отмывки.
• Высококачественный припой в брусках
  марки SoldECO® производящийся на предприятии, ориентированном на выполнение оборонных заказов Франции и ЕС.

Радиолюбители давно облюбовали такое новшество как паяльная паста. Изначально она была придумана для пайки SMD компонентов при машинной сборке плат. Но сейчас такую пасту многие применяют для обычной ручной пайки деталей, проводов, металлов и т.п. Оно и понятно – все в одном под рукой. Ведь почти фактически паяльная паста — это смесь флюса с припоем.

На самом деле, чтобы сделать паяльную пасту для нужд радиолюбителей, потребуется не так уж много сил, времени и ингредиентов. Для изготовления паяльной пасты нам потребуется:

1. Вазелин медицинский. Используется как загуститель;
2. Флюс ЛТИ-120 или другой жидкий.

Я буду делать из этих компонентов. А в идеале лучше брать:

1. Пруток оловянно-свинцового припоя;
2. Паяльный жир. А уж если найдете «активный жир» так вообще красота.