Паяльная паста для smd

Паяльная паста и ее свойства

Изначально данные составы использовались в технологиях типа SMT. В настоящее время их сфера распространения существенно расширилась. Паста включает такие основные компоненты:

• Припой в виде порошка с разной степенью дробления. Как правило, выбираются сплавы, включающие олово, свинец, серебро. Особое распространение получили бессвинцовые пасты.
• Флюс для обезжиривания.
• Необходимые добавки для связывания. Они упрощают монтаж и крепление smd-компонентов на платах. Для больших размеров платы требуется более вязкая паста.
• Активаторы и дополнительные компоненты.

На фото паяльной пасты можно увидеть типичные их модификации

Однако при выборе нужно обращать внимание на соответствие материала таким требованиям:

• высокий уровень проведения паяльных работ с прочностью получаемых соединений, недопущением разбрызгивания и образования шариков;
• необходимые клеящие параметры, благодаря которым элементы удерживаются до проведения пайки;
• устойчивость к растеканию во время начального нагревания;
• отсутствие или минимальное количество остающегося после работ легко удаляемого флюса;
• применимость технологии дозирования или печати трафаретного типа;
• допустимость к хранению длительное время.

Что нужно для пайки BGA

Паяльная станция (фен и паяльник), припой (bga паста или шары), пинцет, изопропиловый спирт (или бензин калоша), оплетка для снятия припоя, термоскотч и трафареты. Еще понадобится нижний подогрев и инструменты для удаления компаунда с платы (химикаты, острые пинцеты и лезвия).

Какие бывают трафареты

Трафареты бывают очень разные.
Шаг между контактами, диаметры шариков и их уникальное расположение могут потребовать свой уникальный рисунок. Иногда они продаются как отдельно друг от друга, так и в сборке. Например, для iPhone разных моделей продаются прямоугольные трафареты сборники, где есть все необходимые рисунки.

Есть универсальные, у которых нет «рисунка» и ими можно накатывать разные микросхемы.

На фотографии сверху расположен трафарет для процессора iPhone. Он универсален, и отлично подойдет для MTK процессоров.

Универсальные трафареты подходят только в том случае, если шаг и диаметр шариков совпадает и нет хаотичного расположения. То есть, контакты должны быть прямолинейными, но если контакты находятся чуть-чуть не по прямой линии, то тут такие трафареты не особо помогут. Специализированные же имеют рисунок, и ими легче наносить шарики.

Еще к трафаретам предъявляются высокие требования качества. Они не должны быть гнутыми, мятыми, иметь большие царапины, резко гнуться от небольшого нагрева. Также имеет значение качество отверстий. Они должны быть строго по рисунку BGA, одинаковых размеров и без перекосов.

Припой

Есть два основных типа припоя для накатки шаров.

Паяльная паста

Паяльная паста — это тоже самое, что и обычный припой с флюсом. Только она имеет пастообразную форму.
В этой пасте содержится флюс и микроскопические шарики из припоя.
Преимущества пасты:

• Пасту удобно наносить на трафарет;
• Не требует много места для хранения;
• Можно использовать на любом трафарете;
• Позволяет восстанавливать оторванные контакты на микросхеме и плате

Недостатки пасты:

• Шары получаются не одинаковых размеров;
• Паста со временем высыхает (можно, конечно, разбавить с другим флюсом, но у нее уже не будет прежних свойств);
• Шары можно получить только с использованием трафаретов;
• Большой расход для крупно габаритных микросхем.

Из популярных — можно использовать пасту от производителя Mechanic. Самые ходовые и популярные — это XG30 и XG50. Продается в небольших баночках (есть разные размеры) и шприцах.
Температура плавления от 180 ℃. Хранится при температура от 0 ℃ до +10℃. Кстати, шарики в этой пасте начинаются с диаметром от 25 микрон (а в некоторых баночках и от 20). Такой диаметр шариков в домашних условиях трудно сделать, поэтому самодельные пасты уступают заводским.

Готовые шарики

Готовые шарики продаются разных диаметров. Бывают как 0,15 мм, так и 1 мм.
Преимущества готовых шаров:

• Их проще паять, чем паяльную пасту (именно паять, а не наносить);
• Возможность нанесение шаров без трафарета (каждый шарик отдельно припаивается на микросхему);
• Одинаковые размеры шаров, по сравнению с пастой;
• Лишние шарики после накатки можно использовать повторно/

Недостатки готовых шаров:

• Нужно покупать много шариков разных диаметров, поэтому итоговая стоимость будет выше, по сравнению с пастой;
• Неудобное нанесение шариков на трафарет, их нужно перебирать и отсеивать лишнее;
• Требуется дополнительный флюс.

Выбор зависит в целом от потребностей и навыков. Кому-то проще будет с пастой. А при ремонте ПК, пасты будет мало, поэтому шары будут экономичнее. Все зависит от ситуации.

Какой паяльный флюс выбрать для BGA

Лучше всего подойдет пастообразный или гелевый флюс. Не пытайтесь паять жидкой канифолью или жиром. Канифоль и жир слабо распределяют температуру по шарикам, и еще начинают кипеть при нагреве. А это большой риск, поскольку микросхема может подскочить из-за большого парообразования. И в таком случае шарики слипнуться.

Из бюджетных вариантов подойдет RMA 223 или его высококачественные клоны. Не покупайте дешевые подделки, которые стоят меньше 4$. Они плохо смачивают припой.
Отечественный вариант флюса для BGA — Interflux (интерфлюкс) IF 8300.
Если позволяет бюджет, то можно попробовать Martin HT00.0017.

Характеристики

Пастообразная масса содержит припой, фиксирующие вещества и флюс. Для создания консистенции в пасту вводят растворители, стабилизаторы, вещества для поддержания стабильной вязкости, активаторы.

Припойная компонента может быть представлена эвтектическими сплавами из свинца и олова, содержание которого составляет 62-63 %, с добавлением серебра или без такого. Иногда припой представлен бессвинцовыми сплавами из олова (95,5-96,5 %) и серебра с добавками или без добавок меди.

Большое значение имеют размеры частичек вязкой массы, в зависимости от которых для нанесения следует использовать трафарет либо дозатор для паяльной пасты. Оба способа реализуются без паяльника.

Если частицы имеют круглую форму, можно применять и трафарет и дозатор. Сферические крупицы обычно получаются вследствие пульверизации припойной компоненты при получении паяльной пасты.

Размеры и форма частиц обуславливают возможные сложности применения.

Паяльная паста с очень маленькими частицами в связи с большой поверхностью соприкосновения с воздухом может быстро окисляться. Мелкие крупинки могут образовывать шарики из припойной массы. Очень крупные круглые частицы, крупинки неправильной формы склонны закупоривать трафарет.

Согласно размерам и форме частиц паяльные пасты подразделяются на 6 типов. Выбор нужно осуществлять с учетом шага вывода и размерами окон трафарета.

Характеристики

Паяльные пасты должны соответствовать следующим требованиям:

• создание высококачественных паяных соединений;
• можно наносить дозировано или с помощью трафаретной печати;
• склеивающие характеристики, достаточные для удержания припаиваемых компонентов до пайки;
• устойчивость к растеканию в процессе подготовительного нагревания;
• отсутствие брызг и образующихся из них шариков припоя;
• минимальные и легко удаляемые отходы после паяния;
• подходит для продолжительного хранения без потери необходимых качеств.

Выбор подходящей паяльной пасты зависит в первую очередь от сплава припоя и фракции частиц

Следующими по важности факторами являются основа флюса и технологический способ нанесения. Основу припоя выбирают по совместимости с другими компонентами пайки

Применяемая в технология должна соответствовать стандартам эксплуатации данного изделия, а также требованиям к удалению отходов флюса.

Второй важный компонент пайки

Как и при выборе паяльного флюса, припой также виляет на результат, долговечность и надежность контакта.

От чего зависит качество и почему это важно

Качество припоя зависит от количества примесей и шлаков. Если производитель нарушает технологию изготовления, то припой получается неудовлетворительного качества. Например, при производстве дешевого припоя, производитель может добавлять примеси для увеличения массы продукта. После пайки таким припоем на контакте остаются микротрещины, которые не смогли расплавиться с оловом. Такой контакт ненадежен априори, и не соответствует стандартам пайки. С течением времени контакт полностью разрушится

Поэтому, так важно читать отзывы о производителе и его продукции, особенно новичкам. Начинающие не могут сразу отличить хороший припой от плохого по причине недостаточного опыта работы

Даже если делать пайку по правилам, с плохим припоем не получится ничего хорошего.

Процесс деградации контакта

Рассмотрим схематично несколько примеров.
Хороший контакт блестит и не имеет никаких трещин и разводов.
А если контакт плохо спаян или припой некачественный, на нем сразу же после пайки появляется небольшие разводы.
Это микротрещины, которые со временем начинают окисляться, повышать сопротивление контакта.
По итогу контакт обрывается, образуются видимые трещины по всей поверхности.

Недостатки

• Слишком агрессивная среда не позволяет вести работу с тонкими деталями, подверженными сильному воздействию флюса такого рода;
• Есть вероятность получения травмы при непосредственном контакте с материалом, так как концентрированная кислота может разъесть кожу, а также мышечные ткани;
• Во время работы материал выделяет испарения, которые также вредны, но на этот раз страдают дыхательные пути;
• Кислота выделяет неприятный запах, который сильно распространяется в близлежащем пространстве.

Чем заменить паяльную кислоту в домашних условиях?

За все время существования данного вещества, специалисты нашли несколько вариантов, которые могут выступить в качестве замены. Многие из них легко готовятся в домашних условиях, но при этом могут не полностью соответствовать заданным свойствам оригинального вещества.

Одним из первых вариантов, чем можно заменить кислоту для пайки, является аспирин, растворенный в воде. Для этого берется таблетка аспирина, которую можно предварительно по дробить, чтобы она быстрее растворилась. Затем она высыпается в емкость с водой, где и происходит растворение. Когда в жидкости не останется твердых частичек таблетки, то ее можно использовать. Делается это как при работе с обыкновенными жидкими флюсами. Полученное вещество является безвредным.

Таблетка аспирина в воде

Использование концентрированной уксусной или лимонной кислоты также допускается. Эффективность их несколько ниже. Разбавлять такие варианты ни в коем случае не стоит, так как зачастую они продаются уже в разбавленном виде. Как правило, они обладают неким уровнем агрессивности, но не достигают тех же показателей, что и сама кислота.

Применение концентрированной соляной кислоты. Данный материал входит в основу оригинального флюса, а также используется для приготовления паяльной кислоты в домашних условиях. Этот вариант наиболее опасен для здоровья, но позволяет справиться практически со всеми видами загрязнений и обеспечивает надежную защиту. Но и уровень агрессивности здесь сильно возрастает, так что тонкие детали не стоит паять таким методом. Чаще всего он применяется для деталей из железа.

Паяльный жир активный служит альтернативой кислоте, так как в отличие от других его разновидностей, он достаточно агрессивный и его также не рекомендуют использовать для тонких металлических изделий. Он намного удобнее, чем другие варианты, в плане размещения флюса на поверхности заготовки, но также обладает негативными побочными эффектами, вредными для здоровья человека. В домашних условиях он не всегда может быть. Но его следует иметь про запас, так как именно паяльный жир обеспечивает одни из лучших условий спаивания среди всех имеющихся аналогов.

Паяльный жир

Выбирая, какая нужна кислота для пайки, помимо паяльной, следует рассмотреть еще ортофосфорную. Это более простой и щадящий вариант. Ее также можно приобрести в магазине и она неплохо справляется с условиями работы, так как легко снимает окислы, жировые налеты и прочие пленки с поверхности.

В домашних условиях также можно самостоятельно подготовить паяльную кислоту, которая станет заменой оригиналу. Она будет иметь не столь богатый состав, как магазинные марки, но сможет справиться с теми процедурами, на которые она рассчитана. Приготовление ее займет больше времени, чем вышеуказанные варианты, но и качество полученной субстанции будет несколько выше. К тому же, ее можно потом будет хранить в течение долгого времени для последующего использования.

Вывод

Существует множество вещей, которые можно использовать вместо паяльной кислоты. Все они обладают своими свойствами, но вполне пригодны для пайки. Некоторые имеют ограничения из-за своей агрессивности, у других преимуществом является их стоимость и доступность, а в третьих высокий уровень качества. Каждый пайщик подбирает тот вариант, который ему удобнее, но практически ни какой из них не может стать полным аналогом, так как каждый элемент состава приносит свои нюансы.