Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Паяльная паста иногда относится к паяльному флюсу , не содержащему припоя.

Паяльная паста (или паяльная паста ) используется при производстве печатных плат для соединения компонентов поверхностного монтажа с контактными площадками на плате. Также можно припаять сквозной штифт в компонентах пасты , напечатав паяльную пасту в отверстиях и поверх них. Клейкая паста временно удерживает компоненты на месте; затем панель нагревается, паста плавится и образуется механическое соединение, а также электрическое соединение. Паста наносится на картон струйной печатью , трафаретной печатью или шприцем ; затем компоненты устанавливаются на место с помощью подъемно-транспортного средства или вручную.

Используйте [ редактировать ]

Большинство дефектов в сборке печатной платы вызвано проблемами в процессе печати паяльной пасты или дефектами паяльной пасты. Возможны различные типы дефектов, например, слишком много припоя или припой плавится и соединяет слишком много проводов (перемычка), что приводит к короткому замыканию. Недостаточное количество пасты приводит к неполным цепям. Дефекты «голова в подушке» или неполное слияние сферической решетки шариков (BGA) и отложений паяльной пасты - это вид отказа, который стал чаще проявляться после перехода на бессвинцовую пайку. Часто упускаемый из виду во время осмотра дефект «голова в подушке» (HIP) выглядит как голова, лежащая на подушке, с видимым разделением в паяном соединении на границе сферы BGA и отложения оплавленной пасты.[1] Производителю электроники необходим опыт работы с процессом печати, особенно с характеристиками пасты, чтобы избежать дорогостоящих переделок узлов. Физические характеристики пасты, такие как вязкость и уровень текучести, необходимо периодически контролировать, проводя внутренние испытания.

При изготовлении печатных плат (печатных плат) производители часто проверяют отложения паяльной пасты с помощью SPI (проверка паяльной пасты). Системы SPI измеряют объем контактных площадок перед тем, как компоненты будут нанесены и припой расплавится. Системы SPI могут снизить количество дефектов, связанных с припоем, до статистически незначимых величин. Системы Inline производятся различными компаниями, такими как Delvitech (Швейцария), Sinic-Tek (Китай), Koh Young (Корея), GOEPEL electronic (Германия), CyberOptics (США), Parmi (Корея) и Test Research, Inc. (Тайвань). ). [2] Автономные системы производятся различными компаниями, такими как VisionMaster, Inc. (США) и Sinic-Tek (Китай).

Состав [ править ]

Паяльная паста под микроскопом.

Паяльная паста представляет собой металлический припой, взвешенный в густой среде, называемой флюсом . Добавляется флюс, который действует как временный клей, удерживая компоненты до тех пор, пока в процессе пайки припой не расплавится и детали не будут сплавлены. Паста представляет собой серый, похожий на замазку материал. Состав паяльной пасты варьируется в зависимости от предполагаемого использования. Например, при пайке пластиковых корпусов компонентов на монтажной плате из стеклопластика FR-4 используются составы припоя эвтектического Sn-Pb (63 процента олова , 37 процентов свинца ) или сплавов SAC (олово / серебро / медь., названный в честь элементарных символов Sn / Ag / Cu). Если требуется высокая прочность на растяжение и сдвиг, с такой панелью можно использовать сплавы олова и сурьмы (Sn / Sb). Как правило, припой паста сделана из олова - свинец сплава, с возможно третьим металлом легированным, хотя природоохранное законодательство вынуждает движение , чтобы бессвинцовый припой .

Паяльная паста является тиксотропной , что означает, что ее вязкость со временем изменяется (становится менее вязкой) под действием приложенного усилия сдвига (например, при перемешивании). Индекс тиксотропности является мерой вязкости паяльной пасты в состоянии покоя по сравнению с «обработанной» пастой. В зависимости от состава пасты может быть очень важно перемешать пасту перед ее использованием, чтобы убедиться, что вязкость соответствует правильному применению.

Классификация [ править ]

По размеру[ редактировать ]

Размер и форма металлических частиц в паяльной пасте определяет, насколько хорошо паста будет «печатать». Шарик припоя имеет сферическую форму; это помогает уменьшить поверхностное окисление и обеспечивает хорошее образование стыков с прилегающими частицами. Неправильные размеры частиц не используются, так как они могут забивать трафарет, вызывая дефекты печати. Для получения качественного паяного соединения очень важно, чтобы металлические сферы были одинакового размера и имели низкий уровень окисления.

Паяльные пасты классифицируются по размеру частиц в соответствии со стандартом IPC J-STD 005. [3] В таблице ниже показан тип классификации пасты в сравнении с размером ячеек и размером частиц. [4] Некоторые поставщики используют соответствующие описания размеров частиц, описания Henkel / Loctite приведены для сравнения. [5]

Обозначение типа [IPC]Размер ячейки в линиях на дюймМаксимум. размер в мкм
(не более)		Максимум. размер в мкм
(меньше чем на 1%)		Размер частиц в мкм
(мин. 80%)		Средн. размер в мкм
Мин. размер в мкм
(макс. на 10% меньше)		Описание порошка Henkel [5]
Тип 1150150-7520
Тип 2-200 / + 3257575–456020
Тип 3-325 / + 5004545–253620AGS
Тип 4-400 / + 6353838–2031 год20DAP
Тип 5-500 / + 635302525–1010KBP
Тип 6-635201515–55
Тип 7151111–2
Тип 811108–2

По потоку[ редактировать ]

В соответствии со стандартом IPC J-STD-004 «Требования к паяльным флюсам» паяльные пасты подразделяются на три типа в зависимости от типа флюса:

На основе канифоли пасты изготовлены из канифоли , натурального экстракта из сосны. Эти флюсы при необходимости можно очистить после процесса пайки с помощью растворителя (возможно, включая хлорфторуглероды ).

Водорастворимые флюсы состоят из органических материалов и оснований гликоля. Для этих флюсов существует множество чистящих средств.

Без необходимости очистки потока производится с смолами и различными уровнями твердых остатков. Пасты, не требующие очистки, позволяют сэкономить не только на расходах на уборку, но также на капитальных затратах и ​​занимаемой площади. Однако эти пасты нуждаются в очень чистой среде сборки и могут нуждаться в инертной среде оплавления.

Свойства паяльной пасты [ править ]

При использовании паяльной пасты для сборки схем необходимо проверить и понять различные реологические свойства паяльной пасты.

Вязкость
Степень, в которой материал сопротивляется тенденции к течению. В этом случае желательна различная вязкость паяльной пасты при разных уровнях усилия сдвига. Такой материал называется тиксотропным . Когда паяльная паста перемещается ракелем по трафарету, физическое напряжение, прикладываемое к пасте, вызывает снижение вязкости, разжижая пасту и помогая ей легко течь через отверстия на трафарете. Когда давление на пасту снимается, она восстанавливает свою форму, предотвращая ее растекание по печатной плате. Вязкость конкретной пасты можно узнать в каталоге производителя; Иногда требуется внутреннее тестирование, чтобы оценить оставшуюся пригодность паяльной пасты после определенного периода использования.
Спад
Характеристика способности материала растекаться после нанесения. Теоретически боковые стенки пасты остаются совершенно прямыми после нанесения пасты на печатную плату, и они останутся такими до тех пор, пока не будет размещена деталь. Если паста имеет высокое значение осадки, это может отклоняться от ожидаемого поведения, поскольку теперь боковые стенки пасты не совсем прямые. Просадка пасты должна быть сведена к минимуму, так как просадка создает риск образования перемычек припоя между двумя соседними площадками, что приводит к короткому замыканию.
Срок службы
Время, в течение которого паяльная паста может оставаться на трафарете, не влияет на его печатные свойства. Производитель пасты указывает это значение.
Tack
Липкость - это свойство паяльной пасты удерживать компонент после того, как компонент был размещен установочной машиной. Следовательно, долговечность прилипания является важнейшим свойством паяльных паст. Он определяется как время, в течение которого паяльная паста может оставаться в атмосфере без значительного изменения липких свойств. Паяльная паста с длительным сроком службы с большей вероятностью обеспечит пользователю стабильный и надежный процесс печати.
Ответ на паузу
Реакция на паузу (RTP) измеряется разницей в объеме осаждения паяльной пасты в зависимости от количества отпечатков и времени паузы. Большое изменение объема печати после паузы недопустимо, так как это вызывает дефекты конца строки, такие как короткое замыкание или размыкание. Хорошая паяльная паста показывает меньшее изменение объема отпечатков после паузы. Однако другой может показывать большие вариации, а также общую тенденцию к снижению объема.

Используйте [ редактировать ]

Паяльная паста, нанесенная на печатную плату

Паяльная паста обычно используется в процессе трафаретной печати на принтере с паяльной пастой [6], при котором паста наносится на маску из нержавеющей стали или полиэстера для создания желаемого рисунка на печатной плате . Паста может быть нанесена пневматически , путем переноса контактов (когда сетка контактов погружается в паяльную пасту и затем наносится на плату) или путем струйной печати (когда паста распыляется на контактные площадки через сопла, как в струйном принтере ). .

Помимо формирования самого паяного соединения, носитель пасты / флюс должен иметь достаточную липкость, чтобы удерживать компоненты, пока сборка проходит через различные производственные процессы, возможно, перемещаясь по фабрике.

После печати следует предварительный нагрев и оплавление (плавление). [ требуется разъяснение ]

Производитель пасты порекомендует подходящий профиль температуры оплавления для каждой отдельной пасты; однако на это можно потратить слишком много энергии. Главное требование - плавное повышение температуры, чтобы предотвратить взрывное расширение («комкование припоя»), но при этом активировать флюс. После этого припой плавится. Время в этой области известно как время выше ликвидуса . По истечении этого времени требуется достаточно быстрый период охлаждения.

Для хорошего паяного соединения необходимо использовать соответствующее количество паяльной пасты. Слишком много пасты может привести к короткому замыканию; слишком мало может привести к плохому электрическому соединению или физической прочности. Хотя паяльная паста обычно содержит около 90% металла в твердых телах по весу, объем паяного соединения составляет лишь около половины объема нанесенной паяльной пасты. [7] Это связано с наличием флюса и других неметаллических агентов в пасте, а также с более низкой плотностью металлических частиц, взвешенных в пасте, по сравнению с окончательным твердым сплавом.

Хорошее паяное соединение олово / свинец будет блестящим и относительно вогнутым. В меньшей степени это касается бессвинцовых припоев.

Как и в случае со всеми флюсами, используемыми в электронике, оставленные остатки могут быть вредными для схемы, и существуют стандарты (например, J-std, JIS, IPC) для измерения безопасности оставленных остатков.

В большинстве стран паяльные пасты без очистки являются наиболее распространенными; в Соединенных Штатах широко распространены водорастворимые пасты (требующие обязательной очистки).

Хранилище [ править ]

При транспортировке паяльная паста должна храниться в холодильнике и храниться в герметичном контейнере при температуре 0-10 ° C. Для использования его следует нагреть до комнатной температуры.

Недавно были представлены новые паяльные пасты, которые остаются стабильными при 26,5 ° C в течение одного года и при 40 ° C в течение одного месяца. [8]

Воздействие воздуха на частицы припоя в виде необработанного порошка вызывает их окисление , поэтому воздействие следует свести к минимуму.

Оценка [ править ]

Основная причина, по которой необходима оценка паяльной пасты, заключается в том, что 50-90% всех дефектов возникают из-за проблем с печатью. Следовательно, оценка пасты имеет решающее значение.

Эта процедура довольно тщательная, но сводит к минимуму количество тестов, необходимых для различения отличных и плохих паяльных паст. Если оценивается несколько паяльных паст, эту процедуру можно использовать для устранения плохих паст из-за их низкого качества печати. После этого на финалистах паяльной пасты могут быть проведены дальнейшие испытания, такие как характеристики пайки оплавлением, качество паяных соединений и проверка надежности.

Проблемы [ править ]

Основные опасения по поводу паяльной пасты:

  1. Он может высохнуть на трафарете, если держать его слишком долго.
  2. Это может быть токсично.
  3. Это дорого, и необходимо минимизировать отходы.

Эти три проблемы помогли создать три закрытые системы для печати.

  1. DEK ProFlow
  2. Головка реометрического насоса MPM
  3. Fuji Cross Flow

См. Также [ править ]

  • Поток
  • Рука помощи (инструмент)
  • Припой
  • Пайка
  • Пайка волной
  • Пайка оплавлением
  • Директива об ограничении использования опасных веществ (RoHS)
  • Неньютоновская жидкость

Ссылки [ править ]

  1. ^ Альфа (2010-03-15) [сентябрь 2009]. «Уменьшение дефектов головы в подушке - дефекты головы в подушке: причины и возможные решения» . 3. Архивировано из оригинала на 2013-12-03 . Проверено 18 июня 2018 .
  2. ^ Роблес Consée, Мариса (2015). "Marktübersicht SPI-Systeme - Den optimalen Lotpasten-Druckprozess im Visier" (PDF) . productronic (на немецком языке). С. 42–45. 450pr0715. Архивировано (PDF) из оригинала 18.06.2018 . Проверено 18 июня 2018 .
  3. ^ Паяльной пасты Группа задач (январь 1995 года). «J-STD-005 Требования к паяльным пастам» . Арлингтон, Вирджиния: Альянс электронной промышленности (EIA) и IPC .
  4. ^ Тарр, Мартин (2006-10-03). «Основы паяльной пасты» . Онлайн-курсы для аспирантов электронной промышленности . Великобритания: Болтонский университет . Архивировано из оригинала на 2010-11-12 . Проверено 3 октября 2010 . [1]
  5. ^ a b "Технический паспорт LOCTITE HF 212" (PDF) . Хенкель . Июнь 2016 г.
  6. ^ "Паяльная паста Принтер" . Yamaha Motor Co., Ltd .
  7. ^ «Объемы припоя для соединителей, совместимых с оплавлением сквозных отверстий» (PDF) . Tyco Electronics Corporation . Архивировано (PDF) из оригинала 18.06.2018 . Проверено 29 августа 2016 .
  8. ^ Уилдинг, Ян (2016-02-08). «Обнародована первая в истории термостойкая паяльная паста - основная разработка в области рецептуры паяльной пасты, которая изменит рыночные парадигмы» . Хенкель Электроникс . Группа электроники Henkel. Архивировано (PDF) из оригинала 02.03.2016 . Проверено 25 февраля 2021 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Эшли, Дэн; Адамсон, Стивен Дж. (Июль 2008 г.). «Расширенное дозирование паяльной пасты» (PDF) . Технология поверхностного монтажа . PennWell . Архивировано из оригинального (PDF) 12 августа 2012 года.
  • О'Брайен, Деннис Х. (19 марта 2013 г.). «Официальный документ по SMT под протирочными валиками для трафарета - обзор основных продуктов на рынке» (PDF) . 1.0. Swiftmode Malaysia (Penang) Sdn. Bhd. Архивировано (PDF) из оригинала 07.11.2014 . Проверено 18 июня 2018 .