Assma.ru

Ремонт и стройка
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Паяльная паста своими руками для пайки

Как изготовить паяльную пасту своими руками

Автор: Игорь

Дата: 03.12.2018

  • Статья
  • Фото
  • Видео

Паяльник – основной инструмент людей, увлекающихся радиэлектроникой. Но чтобы монтировать SMD-элементы на печатную плату, одного паяльника недостаточно. К нему необходимо приобрести паяльную пасту, которая не только удержит мелкие детали на поверхности платы, но и повысит надежность их крепления. Ее можно купить в готовом виде, а можно приготовить самостоятельно. Паяльная паста своими руками готовится легко, а по свойствам не уступает дорогим аналогам.

На растительных маслах

Для изготовления пасты потребуется стружка припоя, добавки и флюс-паста. Сначала надо настругать припой и рассортировать стружку. Крупную отложить, а мелкую подготовить для дальнейшего использования.

Второй компонент – это флюс-паста, которая изготавливается из:

  • растительного масла (обычного рафинированного или пальмоядрового),
  • чистого говяжьего жира перетопленного,
  • канифоли.

В емкость для смешивания выливают масло, добавляют жир и измельченную канифоль в пропорции 1:3:5. Полученную смесь перемешивают, подогревают и вымешивают до получения однородной консистенции.

К полученной массе добавляют стружку припоя в пропорции 8:1 и активирующие добавки, снова перемешивают. Паяльной пасте необходимо настояться. Некоторые радиолюбители помещают ее в шприц, в котором хранят до момента использования.

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:

Паяльные пасты могут быть нанесены двумя способами: каплеструйным и трафаретным. Первый основан на использовании диспенсеров, а второй — на применении трафаретных принтеров.

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.

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.

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

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.

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.

Для лужения

При работе с кузовами автомобилей, при пайке проводов нужна паста для лужения. Есть в продаже хорошие готовые средства. Можно приготовить подобие своими руками.

Рекомендуется взять мелкоизмельченный порошок олова без всяких крупных частичек, припой-третник и разбавить смесь глицерином. Тщательно перемешивая и регулируя количество глицерина, можно получить пастообразную массу требуемой консистенции.

Иногда вместо глицерина и припоя к пылевидному олову добавляют готовый глицериновый флюс.

Читать еще:  Как паять (менять) микросхемы поверхностного монтажа типа BGA

Имея желание и минимальные навыки работы можно без всяких проблем приготовить удобный в использовании паяльный материал.

Полезные рекомендации

При работе с фрезой нужно быть осторожным. Фреза с крупным зубом чаще склонна к удару (возможен бросок фрезы в сторону из-за резкого вхождения зубьев фрезы в материал). Чем меньше угол, тем меньше вероятность удара.

Меняя угол между прутком припоя и плоскостью дисковой фрезы, можно регулировать производительность, а также размер получаемого порошка.

Вариант четвертый (на минеральном масле)

Мелкие радиодетали удобно паять посредством самодельной флюсовой пасты из 2-х ингредиентов. Для ее самостоятельного приготовления необходимо взять какое угодно минеральное масло (продукт нефтепереработки) в объеме 900 граммов.

Оно не должно заключать в себе веществ кислотного характера. В масло необходимо помаленьку ввести 100 граммов хлористого аммония, растирая состав до гомогенного состояния.

Подготовленный продукт сразу же поместите в герметичную посуду.

Отдельным мастерам нравится работать с вязкими растворами. Для подобных моментов рекомендуется хлорид аммония в обозначенной пропорции развести в керосине.

Материалы для изготовления

Для того, чтобы сделать паяльную пасту, вам понадобятся:

  • оловянно-свинцовый припой;
  • тиски;
  • надфиль или напильник;
  • вазелин;
  • флюс паяльный ЛТИ-120 (либо любой другой канифолесодержащий);
  • пластиковый стаканчик, деревянная палочка;
  • шприц с толстой иглой;
  • монтажная плата, резистор, кусачки, паяльник для проведения испытания.

Шаг 1. Получаем свинцово-оловянную стружку

Основной компонент паяльной пасты, это, конечно же, припой. Его нужно измельчить в стружку. Быстрее всего это делать на наждачном станке, но если его нет, то можно и вручную.

Зажимаем кусок припоя в тиски.

Надфилем или напильником стачиваем необходимое количество припоя.

Шаг 2. Изготавливаем пасту

Добавляем к стружке вазелин в соотношении 1:3 и хорошо все перемешиваем.

Затем добавляем 8-10 капель паяльного флюса ЛТИ-120 и также перемешиваем.

В результате получаем вот такую паяльную пасту, которая получилась вязкой и однородной.

Для хранения и использования помещаем полученную паяльную пасту в медицинский шприц с толстой иглой.

Шаг 3. Проводим испытание

Размещаем на монтажной плате резистор.

Переворачиваем плату, обкусываем одну ножку резистора и помещаем на место пайки немного паяльной пасты.

После прогревания паяльником, резистор надежно припаялся к плате, а место пайки получилось ровное и гладкое.

Проводим те же операции со второй ножкой резистора. Результат снова отличный.

Как сделать паяльную пасту своими руками

Как сделать паяльную пасту своими руками: ускоряем пайку в разы!

Разновидности

Перед тем, как сделать флюс для пайки в домашних условиях, следует разобраться, каких видов они бывают. Их можно разделить на активные и неактивные, в зависимости от количества в их составе кислоты.

Активные флюсы в процессе пайки частично изменяют структуру верхнего слоя поверхности деталей. Неактивные флюсы просто убирают с поверхности имеющуюся на ней окисную пленку, и одновременно преграждают путь для доступа кислорода.

Если применяются активные флюсы, то требуется убирать то, что от них осталось после окончания процесса пайки. Неактивные флюсы относятся к органическому виду, и удаления не требуют. От правильного выбора флюса зависит конечный результат пайки.

Паяльная паста своими руками для пайки

Михаил Нижник, генеральный директор, ООО «Группа МЕТТАТРОН»
Александр Черный, технолог, ООО «Группа МЕТТАТРОН»

В первой и второй частях мы рассмотрели состав паяльных паст, влияние составляющих на конечный результат, а также факторы, определяющие качество печати. В продолжении цикла обратимся к термическим характеристикам паст и особенностям THT-монтажа.

ТЕРМОПРОФИЛЬ

Рассмотрим состояние и поведение паяльной пасты во время процесса оплавления (рис. 32).

Рис. 32. Обзор зон термопрофиля

Начальный набор температуры

При повышении температуры растворители начинают испаряться. Характер испарения определяется индивидуальными температурами испарения используемых во флюсе растворителей. Смолы и тиксотропные материалы начинают размягчаться. Характер размягчения зависит от температур размягчения отдельных компонентов, лежащих в диапазоне 100–140°С.

Быстрый набор температуры может привести к разбрызгиванию пасты в результате закипания флюса и образованию перемычек. Плавный набор температуры позволит избежать подобных дефектов.

Стадия предварительного нагрева

На этой стадии растворители должны полностью улетучиться из пасты. Происходит активация флюса и равномерное распределение тепла в подложке.

Флюс становится очень мягким, переходит в жидкое состояние, равномерно обволакивает частицы припоя, растекается по подложке и защищает частицы припоя от повторного окисления.

Одновременно с повышением температуры и плавлением компонентов флюса «включаются» канифоли и активаторы, которые удаляют пленку окиси с частиц порошка припоя и с подложки.

Высокая температура в зоне предварительного нагрева может привести к плохому смачиванию подложки и окислению припоя вследствие быстрого испарения активаторов флюса. В случае плохого смачивания следует снизить температуру.

Если температура выводов компонентов растет быстрее, чем прогревается вся площадка, то слишком короткая зона предварительного нагрева приведет к тому, что при расплавлении припоя он переместится на выводы. В месте пайки выводов соберется излишнее количество припоя, который контактирует с соседними выводами. Поэтому если перемычки припоя возникают на этой стадии процесса, то необходимо провести регулировку зоны предварительного нагрева.

Рис. 33. «Седлообразный» профиль нагрева

Второй набор температуры

Когда частицы припоя достигают температуры плавления (точки ликвидуса), припой расплавляется, реагирует с флюсом, очищается от окисей, и происходит пайка.

Для большинства паяльных паст рекомендуемое время нахождения припоя в расплавленном состоянии составляет 30–40 с, чтобы обеспечить полное плавление припоя и достаточное время на смачивание спаиваемых поверхностей в случае, если в изделии установлены весьма теплоемкие компоненты.

Медленный набор температуры между зоной предварительного нагрева и точкой ликвидуса может привести к окислению шариков припоя, что приведет к плохому смачиванию выводов компонентов и подложки. В случае плохого смачивания, следует использовать более быстрый набор температуры между зоной предварительного нагрева и точкой ликвидуса.

Читать еще:  Пайка нержавейки в домашних условиях

Низкая температура и недостаточное время нахождения в зоне оплавления может стать причиной образования пустот. В случае образования большого количества пустот, следует увеличить время нахождения или (и) увеличить температуру в зоне оплавления (> 45 с).

ТИПЫ ТЕРМОПРОФИЛЯ

В конвекционных печах оплавления используются два профиля нагрева: линейный и седлообразный (см. рис. 33). Хотя рекомендуется работать по показанному на рисунке 32 седлообразному профилю, давайте посмотрим, что стоит за каждым из этих подходов.

Когда пайка оплавлением только начала внедряться в технологию поверхностного монтажа, количество компонентов на поверхности изделия было не очень большим, и разница в теплоемкости отдельных элементов была незначительной. Простая конфигурация платы позволяла без особых проблем работать с плавным набором температуры, без зоны предварительного прогрева.

Миниатюризация привела к повышению плотности монтажа и к появлению весьма теплоемких элементов типа корпусов BGA и QFP.

Большой разброс теплоемкости отдельных компонентов не давал добиться теплового равновесия при нагреве по линейному закону (и даже по седлообразному), да еще в обычных инфракрасных печах с проблемами затенения и разницы теплопоглощения из-за цвета изделий.

Тогда появился процесс пайки оплавлением в паровой фазе, который позволял добиться весьма хорошей равномерности прогрева. Однако от него вскоре пришлось отказаться из-за развития трещин, отрыва компонентов от подложки при резком нагреве, токсичности растворителей и запрета на использование фторуглеродных растворителей CFC.

Затем появился популярный сейчас процесс пайки в конвекционных печах, который обеспечивает гораздо более равномерный прогрев, чем инфракрасные печи.

Что касается причины, по которой в нем используется седлообразная кривая нагрева, то она заключается в стремлении добиться с помощью принудительной циркуляции такого же теплового равновесия, которое было характерно для процесса пайки в паровой фазе.

Рис. 34. Прогрев компонентов разной
величины при линейном и
седлообразном температурном профиле

При разработке кривой нагрева более важно учитывать характер и конструкцию электронных компонентов и подложки, нежели поведение паяльной пасты в ходе нагрева. Пример: измерим температуру пайки бескорпусного конденсатора и микросхемы в корпусе BGA (см. рис. 34). Разница в теплоемкости влияет на скорость прогрева и температуру.

При седлообразном термопрофиле пайки компоненты с большей теплоемкостью догоняют по температуре остальные компоненты до начала следующего участка набора температуры. Это уменьшает разницу температур компонентов в точке пайки.

На рисунке 35 показана разница в поведении вязкости паст при линейном и седлообразном термопрофиле. Более резкий набор температур в седлообразном профиле обуславливает необходимость использования большего количества типов растворителей с разной температурой кипения.

Рис. 35. Изменение вязкости пасты
при линейном и седлообразном профиле нагрева

Работать можно и с линейным, и с седлообразным профилем, лишь бы передавалось количество тепла, необходимое для испарения растворителей. При настройке термопрофиля нужно тщательно учесть все аспекты, влияющие на равномерный нагрев всех поверхностей (как компонентов, так и печатной платы), чтобы обеспечить качественную пайку каждого компонента.

Исходя из опыта технологов, работающих на производстве, можно сказать, что неверно выбранный размер и форма апертур гораздо сильнее влияют на качество пайки и появление дефектов (перемычек и бусинок припоя), чем не совсем корректно подобранный термопрофиль.

Оценка надежности готовых изделий

При использовании безотмывочных паст после пайки на поверхности печатной платы остается некоторое количество остатков флюса. Требуемый уровень надежности определяется заказчиком в зависимости от характера изделий. В соответствии с международным стандартом IPC, электронные изделия делятся на три класса:

Class 1 — изделия общего назначения. Для них допустимо некоторое количество дефектов, и критерии надежности к ним предъявляются минимальные. Пример: компьютерная мышь.

Class 2 — изделия, нарушение функционала которых чревато последствиями. Это бытовая техника, электроника в автомобилях. Например, телевизор при выгорании печатной платы может вызвать пожар.

Class 3 — изделия, от бесперебойной работы которых зависит здоровье и жизнь людей. Это системы жизнеобеспечения, авиастроение. Зачастую в третьем классе изделий выделяются подклассы, которые можно условно назвать «Military» и «Space». Class 3C — газоанализатор в угольной шахте; Class 3B — военная техника; Class 3A — система жизнеобеспечения на МКС.

Как говорилось в первой статье цикла, паяемость и надежность зачастую антагонистичны, поскольку все активаторы (органические кислоты, галогены) коррозионно агрессивны и могут снизить надежность в зависимости от их содержания в остатках флюса.

Рис. 36. Механизм возникновения ионной миграции

Рис. 37. Пример диаграммы SIR

При проверке надежности продукта проверяют следующие показатели:

— Проверка деградации электроизоляционных свойств пасты (см. рис. 36, 37 и 38). Это испытание характеризует флюс по степени снижения сопротивления изоляции жесткого гребеночного электрода в условиях высокой влажности и температуры. Флюс испытывают на поверхностное сопротивление по методике IPCTM-650 при 85°С и относительной влажности 85%. Если остатки флюса, в которые входят смолы, активаторы и тиксотропные материалы, гигроскопичны и хотя бы частично диссоциируют на ионы, то сопротивление изоляции падает.

Рис. 38. Дендриты

Компания «KOKI», кроме классических методов, применяет собственные, более жесткие испытания.

— Коррозия. Для испытания флюса на коррозионную агрессивность (см. рис. 39) применяют два метода: тест на коррозию медной пластины и медного зеркала. В зависимости от применяемых стандартов (IPC, JIS и т. д.), методики будут отличаться. Детали методик смотрите в соответствующих стандартах.

Читать еще:  Как с помощью буры паяют металл

— Ионные загрязнения. Это испытание оговаривается в стандарте MIL. При погружении оплавленной платы в водный раствор изопропилового спирта на ионографе по сопротивлению определяют количество ионных остатков. Полученную величину сопротивления пересчитывают в NaCl (г/см 2 ). Уровень ионных остатков, допустимый по МIL для паст с флюсом RMA, не должен превышать 3,1 г/см 2 . Однако, поскольку этот тест определяет ионное загрязнение, вызванное не только флюсом, но и подложкой и компонентами, то получаемые результаты используют только для справки.

Рис. 39. Тест на коррозионную стойкость

Остатки флюса

Флюс паяльной пасты состоит из растворителей и твердых веществ: смол, активаторов, тиксотропных материалов. Содержание твердых веществ во флюсах паяльных паст «KOKI» составляет до 60–70%, причем большая часть этих веществ после пайки остается на поверхности изделия в виде остатка.

Поскольку столь большое количество твердых веществ поддерживает заданные реологические и другие свойства пасты, то понятно, что, не прибегая к пайке в среде азота, снизить их содержание технически трудно.

При разработке новых флюсов производители стремятся к тому, чтобы смолы во флюсе были по возможности бесцветными — это улучшает косметический вид платы после пайки.

Контролепригодность изделий

По мере миниатюризации электронных компонентов и роста плотности монтажа становится все труднее разместить на плате необходимые контрольные точки для проверки цепей. Поскольку при отсутствии таких площадок щупы тестера контактируют непосредственно с галтелью припоя, состояние и расположение остатков флюса на месте пайки становится важным фактором тестируемости схемы.

Типичные факторы, затрудняющие контакт щупа с металлом, и меры преодоления проблем приводятся в таблице 5.

Таблица 5. Факторы, затрудняющие тестирование изделия, и методы их преодоления

ФакторыМеры преодоления
Объемный остаток флюсаПоскольку толстый осадок снижает проводимость и ухудшает контакт щупа, следует, насколько это возможно, снизить содержание твердых веществ
Растекаемость флюсаКак и в приведенном выше случае, для лучшего контакта желательно иметь по возможности более тонкий слой остатков флюса. Флюс следует составлять так, чтобы во время пайки он обтекал кромку припоя и оставлял на нем как можно более тонкий слой осадка
Твердость остаткаПри ударе пробника по остатку флюса он растрескивается, и его кусочки прилипают к носику щупа, что ухудшает электропроводность. Поэтому нужно подбирать компоненты флюса так, чтобы его остатки сохраняли определенную пластичность
Конструкция тестера (тип щупа, контактное давление, местоположение контакта и т.д.)Использование одноштырьковых пробников, увеличение давления при контакте и т.д.

Однако реализовать хорошую тестируемость по приведенным рекомендациям на практике проблематично, и вот почему:

— Уменьшение количества твердых составляющих флюса отрицательно скажется на других характеристиках пасты, таких как печатаемость, срок жизни, клейкость, паяемость.

— Растекание флюса можно регулировать использованием смол, канифолей и тиксотропных материалов с низкой температурой плавления. Например, температура плавления канифоли марки WW («прозрачная, как вода») составляет всего 80°С, но ее применение в композиции флюса вызывает серьезные проблемы с осадкой пасты.

— Твердость остатков флюса. Подобно растекаемости, твердость остатков флюса теоретически можно регулировать с помощью легкоплавких смол. На деле же для стойкости к осадке приходится вводить смолы с более высокой температурой размягчения, например смолы, полимеризованные абиетиновой кислотой. Такие смолы размягчаются при температуре порядка 140°С, и из-за них растрескиваются остатки флюса. После тщательных проработок специалисты компании «KOKI» пришли к выводу, что для предотвращения растрескивания остатков флюса они должны сохранять некоторую пластичность, чтобы щуп тестера легко проходил через слой остатков флюса даже при комнатной температуре.

Рис. 40. Окисление в воздушной среде и в среде азота

ОСОБЕННОСТИ ПАЙКИ ОПЛАВЛЕНИЕМ В СРЕДЕ АЗОТА

Паяльные пасты с размером зерна менее 10 мкм сильно окисляются при нагреве в атмосферном воздухе, потому что отношение площади поверхности частицы припоя к ее объему обратно пропорционально радиусу частицы, а толщина окисной пленки не зависит от размера частицы. Чем мельче размер зерна, тем большее количество металла окислится.

Для предотвращения повторного окисления паяльной пасты в процессе оплавления применяется пайка в среде азота. В конвекционную печь оплавления подается не атмосферный воздух, а практически чистый азот с содержанием кислорода Паяльные пасты: Все о главном. Часть 1

Разновидности

Современный рынок предлагает продукцию от брендов ALPHA, HERAEUS, Felder и т.д. Все пасты для паяльных работ классифицируются по следующим признакам:

  • по составу припоя — без галогена или галогенсодержащие;
  • по необходимости в дополнительном отмывании;
  • по типу припоя — без свинца или свинцовые;
  • по температурным показателям — высоко-, средне-, низкотемпературные.

Если состав не смывается, в нем содержится канифоль. В такой ситуации для промывки элементов необходимо воспользоваться специальными растворителями.

Измельченные компоненты: борный ангидрид ГОСТ 10068-75-35% (готовят из борной кислоты, нагревая ее до температуры 150 градусов с последующим прокаливанием до красного цвета) , калий фтористый ГОСТ10067-80-42% и калий тетрафторборат смешать и растереть до состояния пудры в фарфоровой ступке.

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Cтоит ли ПОКУПАТЬ, отзывы сварщиков:

  • Сварочный трансформатор PATRIOT 200AC 102,00 ₽
  • Зарядное устройство GreenWorks G24C 2490,00 ₽
  • Стабилизатор напряжения PRORAB DVR 1000 2597,22 ₽
  • Стабилизатор Ресанта АСН-2000 Н/1-Ц Lux 3610,00 ₽
  • Стабилизатор напряжения Ставр СН-2000 3920,00 ₽
  • Сварочный аппарат BauMaster AW-79161 3990,00 ₽
  • Hitachi AB17 зарядное устройство 4076,87 ₽
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector