Что нужно для пайки? Основные материалы для спаивания

Пайка представляет собой технологическую операцию, предназначенную для получения неразъемного соединения. С этой целью между соединяемыми деталями вводится расплавленный металл (припой). После его охлаждения и застывания образуется прочное соединение. Однако качество работы зависит не только от того, насколько правильно выполнены паяльные работы, а еще и от того, насколько подходят используемые материалы для спаивания именно этих деталей. О видах припоев и флюсов, какие требования к ним предъявляются, как происходит сам процесс – об этом и пойдет речь в статье.

Особенности ручной пайки печатных плат

Несмотря на широкое внедрение автоматизации в электронной промышленности, некоторые процессы в технологии сквозного монтажа могут осуществляться вручную. Возможны два варианта пайки печатных плат:

на крупносерийном производстве. Каждый из операторов паяет только несколько компонентов;
при единичном монтаже. Оператор может делать пайку всех элементов печатной платы.

Подготовительные работы. Последовательность процессов пайки может быть различной. При полностью ручной установке компонентов они паяются последовательно. Сначала вставляется первая группа, и оператор припаивает выводы, затем вторая и т. д. Порядок монтажа выбирается так, чтобы обеспечить максимальную производительность и минимум ошибок, а также исключить повреждение выводов.

Процесс ручной пайки. Стандартная последовательность работ выглядит следующим образом:

на соединение наносится флюс. Затем оператор прикасается жалом паяльника к одной стороне вывода, по возможности не касаясь контактной площадки;
паяльная проволока подводится к выводу с противоположной стороны. Она должна нагреваться, не контактируя с жалом;
после расплавления припой растекается по поверхности, смачивает ее и затекает в отверстие, образуя соединение;
при правильном подборе паяльника и материалов для спаивания процесс занимает примерно 3–7 секунд.

Если для пайки используется проволока с флюсовым покрытием, наносить флюс не нужно. После окончания работ плату отмывают, если это предусмотрено технологией производства.

Материалы для пайки

Чтобы паяные соединения были надежными и долговечными, необходимо использовать только качественные припои и флюсы. Каждый из этих материалов имеет свое назначение, и подбирать его следует под конкретные технологии и виды работ.

Припой. Так называется металл (сплав), имеющий температуру плавления (t_пл) ниже, чем у соединяемых материалов. По этому параметру все припои делятся на четыре группы:

особо легкоплавкие (t_пл<145 °С);
легкоплавкие (145 °С< t_пл<450 °С);
среднеплавкие (450 °С< t_пл<1 100 °С);
высокоплавкие (1 100 °С< t_пл<1 850 °С);
тугоплавкие (t_пл>1 850 °С).

Чаще используется более простое деление на две категории:

мягкие с температурой плавления ниже +500 °С. К ним относятся оловянно-свинцовые припои, материалы на основе индия, кадмия, висмута, цинка;
твердые с температурой плавления выше +500 °С. Это медь и сплавы на основе меди, а также с добавлением благородных металлов.

Информация о составе припоя в большинстве случаев указана в его маркировке. Например, ПОС-90 означает припой оловянно-свинцовый с содержанием олова 90 %.

Флюс. Он выполняет две задачи: устраняет старую пленку оксида и/или предотвращает образование новой, а также улучшает смачивание припоем соединяемых поверхностей. Флюсы делятся на три группы:

кислотные (активные). В производстве электроники практически не применяются именно из-за своей активности, так как вызывают коррозию на медных дорожках плат, однако подойдут для ремонта металлической посуды;
активированные бескислотные. Это самая востребованная группа флюсов, которую применяют при пайке печатных плат. Их можно считать универсальными, так они соединяют большинство металлов в зависимости от состава и соотношения компонентов;
бескислотные. К данной категории относятся канифоль и ее растворы. Она имеет низкую цену и все еще популярна при бытовой пайке.

Требования к припоям

Основное назначение данного материала для спаивания – прочно соединить два элемента. Поэтому припой должен:

обеспечивать коррозионную стойкость, прочность и необходимую пластичность соединения;
иметь температуру плавления, удовлетворяющую условиям пайки и последующей эксплуатации;
соответствовать технологии выполняемых работ и требованиям, которые предъявляются к конструкции;
быть устойчивым к высоким и низким температурам, а также к температурным перепадам;
иметь физико-механические характеристики, близкие к тем, что имеют соединяемые детали.

Требования к флюсам

Отсутствие химического взаимодействия и смешивания с припоем. Плотность последнего должна быть большей, чем у флюса.
Инертность или минимальная активность по отношению к соединяемым материалам и паяным швам. Это же относится к остаткам флюса после пайки.
Эффективное удаление поверхностных оксидных пленок, которые образуются на поверхности деталей и припоя.
Высокая поверхностная активность и смачиваемость. Это относится как к припою, так и к соединяемым элементам.
Устойчивость к внешним факторам: нагреву при пайке, хранению и транспортировке.

Предложения от SNDGroup

Компания предлагает принципиально новое решение – уникальный порошковый припой наномедь. После его схватывания образуется соединение, которое по своим физико-механическим характеристикам близко к монолитной меди. Прочность такого шва/контакта намного выше по сравнению со стандартными оловянными припоями. К дополнительным преимуществам наномеди относятся:

меньшая стоимость по сравнению с высокотемпературными припоями, содержащими драгоценные металлы;
отсутствие в составе свинца, кадмия и других токсических элементов, вредных для здоровья человека и окружающей среды.

Все это делает наномедь хорошим выбором для многих операций пайки, использующихся в электронной промышленности.