Любой вид электронной техники - это совокупность печатных плат и схем, без которых функционирование электроники невозможно. Прочность и надежность паяльных соединений на этих поверхностях зависят не только от профессионализма работника, исправности станка, но и от используемого вещества для пайки, соблюдения правил его эксплуатации и условий хранения.

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.

Какой должна быть

Паяльная паста должна соответствовать определенным требованиям:

• не окисляться;
• быстро не распадаться на слои;
• сохранять свойства вязкости и клейкости;
• оставлять исключительно удаляемые отходы после пайки;
• не разбрызгиваться при воздействии источника нагрева с высокой концентрацией;
• не оказывать отрицательное влияние на плату с технической точки зрения;
• поддаваться воздействию традиционных растворителей.

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%.

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:

Способы нанесения

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

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.

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.

Условия хранения

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

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.

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.

Можно ли сделать в домашних условиях

Может ли быть создана паяльная паста своими руками дома? Конечно, да!

Рецепт 1

Ингредиенты: пальмоядровое масло, хлористый аммоний (5-10%), солянокислый анилин.

Способ приготовления: хлористый аммоний и солянокислый анилин смешать с пальмоядровым маслом до получения однородной пастообразной массы.

Рецепт 2

Ингредиенты: масло растительного происхождения (100 г), жир говяжий (300 г), канифоль натуральная (500 г), хлористый аммоний (100 г).

Способ приготовления: масло, жир и канифоль расплавить в широкой фарфоровой чашке на водяной бане. Растереть аммоний в порошок и добавить в смесь. Тщательно перемешать до получения пасты.

Рецепт 3

Ингредиенты: хлористый аммоний (100 г), масло минеральное (900 г).

Способ приготовления: растереть ингредиенты в ступе из фарфора. Хранить в стеклянном сосуде закрытого типа.

Качество работы электронной техники в большой мере зависит от прочности соединения компонентов схем c печатными платами. Хорошее спаивание обеспечивает паяльная паста. Эта смесь выполняет несколько функций.

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.

Флюс, как составляющая припоя

Классификации подлежат также флюсовые компоненты. Существует 3 вида флюсов в составе паяльных паст:

• канифольные;
• водосмываемые;
• безотмывные.

Канифольная группа флюсов представлена активированными, умерено активированными и совсем неактивированными композициями. Паяльные флюсы, не подвергавшиеся активации, проявляют самую маленькую активность.

Наибольшее распространение получили флюсы со средней активностью. Они хорошо очищают поверхность, растекаются по ней, смачивают соединяемые детали. Однако они могут вызывать коррозию. Поэтому после пайки рабочую зону нужно отмывать специальными растворителями или горячими водными растворами.

Паяльные флюсы, подвергавшиеся значительному активированию, применяют для сильно окисленных деталей. После пайки рабочее место отмывают органическими смесями со спиртом.

Водосмываемые флюсовые композиции изготовлены на основе органических кислот. Они обладают большой активностью, способствуют образованию хорошего шва, но требуют обязательного отмывания очищенной горячей водой.

Не нужно отмывание при работе с флюсами, сделанными из синтетических или натуральных смол. Даже если после пайки на поверхности будут присутствовать остатки, это не навредит изделию.

Остаток не проводит ток, устойчив к окислению. Его можно не отмывать. При желании промывание можно сделать специальными растворителями или горячими водными растворами.

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

На многокомпонентные паяльные смеси влияют внешние факторы. Условия, выполнение которых требуется для правильного хранения, указывают на упаковке. С ними следует ознакомиться и неукоснительно соблюдать.

Обязательно указывают не только температуру, пригодную для хранения, но и диапазон ее возможных отклонений.

Обычно, при температуре хранения, превышающей 30 ℃, смесь необратимо ухудшается. Очень холодное окружение может ухудшить выполнение функций активаторами, содержащимися в припое или термопасте.

Большое значение имеет время, через которое паста приобретает комнатную температуру. Важно знать:

• как долго ее нужно перемешивать;
• какая температура и влажность воздуха должны выдерживаться при использовании пасты;
• сколько ее можно хранить при указанных условиях.

При влажном воздухе в паяльной массе из-за впитывания воды могут появляться шарики припоя. Срок, условия хранения паяльных паст отличаются, зависят от состава. Ели выполнять указания производителей, то качество пайки будет соответствовать ожиданиям.

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.

Я искал какой-нибудь способ подготовки моих самодельных печатных плат. Одно из решений, которое пришло мне в голову — это оплавление паяльной пастой. Другое очень крутое использование паяльной пасты — это ремонт латунных деталей — таких как трубы, тромбоны и тубы, потому что все, что нужно сделать, это разогреть соединение с намазанной пастой, и при правильной температуре оно склеивается.

Показать еще 11 изображений

Если вы искали паяльную пасту в интернете, то знаете, что она стоит очень немало. Мне было интересно, можно ли сделать паяльную пасту своими руками начального уровня в домашних условиях. Посмотрев несколько форумов, я нашел диалог, в котором кто-то использовал стружку из припоя смешанного с флюсом и у него получилось заменить припойную пасту.

Я решил попробовать сделать состав, и в процессе выяснилось, что это намного проще, чем я думал. Вся суть в том, что работа с предварительно обработанными платами становится намного проще, и время пайки значительно сокращается.

Предупреждение: этот проект содержит работу со свинцовой стружкой. Работайте в хорошо вентилируемой зоне и надевайте маску и перчатки. Также убедитесь, что материалы не попадают в пищу.

Что вам понадобится:

1. Твердый припой — 50-50 или 60-40. Вы можете использовать припой с флюсом, но не на кислотной основе, поскольку она будет разъедать ваши компоненты.
2. Напильник — мелкий или средний. С более мелким придется потратить больше усилий, но паста будет качественнее.
3. Флюс для припоя — также называется паяльной пастой, но не путайте с реальной паяльной пастой. Убедитесь, что основой пасты не является кислота! Недобросовестные магазины продают такие вещи.
4. Печь, источник огня или духовка.

Эта инструкция включает в себя 12 шагов.

Шаг 1: Подготовьте куски припоя для плавки

1. Разрежьте припой на полоски или кусочки
2. Сделайте емкость для плавления из алюминиевой фольги. Сложите фольгу в несколько слоев, чтобы свинец не просочился и не испортил вашу печь.
3. Сделайте «лодочку» или «миску»

Шаг 2: Подвергните припой температурной обработке

Вам нужно довести твердый кусок припоя до состояния большой капли. Я использовал печь на самом высоком уровне жара в течение 40 минут.

Вы можете также поместить алюминиевую лодочку на металлический противень поверх решетки. Предупреждение: не кладите емкость прямо на источник тепла, так как в алюминии появится дырка и свинец вытечет. После того как припой расплавится, выньте его и остудите. Форма на выходе не имеет значения.

Шаг 3: Охлаждение и предварительная подготовка

Уберите алюминиевую фольгу.

Примечание: удостоверьтесь, что вы полностью удалили следы алюминия, чтобы он не попал в пасту для пайки оловом.

Шаг 4: Измельчение куска припоя

Это просто: при помощи напильника измельчите свинец в мелкий порошок. Обратите внимание, что если вы трете слишком сильно, песок будет слишком крупным и припой начнет нагреваться, поэтому время от времени припой нужно поворачивать.

Обязательно наденьте защитную маску и перчатки!

Шаг 5: Смешайте порошок с флюсом

Шаг 6: Первый тест

После нескольких тестов на платах я решил попробовать смесь в реальном проекте. Для этой цели я взял классический базовый предусилитель и решил пересадить его в ленточный микрофон RCA Varacoustic; предусилитель улучшит звук микрофона, даст ему фантомное питание и его можно будет реально использовать.

Я спешил, чтобы похвастаться, поэтому, к несчастью, не очистил весь фоторезист (синий осадок на некоторых панелях и дорожках). В этих местах припой не сядет должным образом. В следующий раз я вымочу плату в пищевой соде, вместо того чтобы быстро очистить её.

Шаг 7: Добавляем тонкий слой пасты

Я покрыл плату, как мне казалось, тонким слоем пасты. Позже выяснится, что я должен был положить меньше пасты и размазать. Не так важно, где находится припой. Как только флюс и припой расплавятся, припой волшебным образом покроет медные дорожки.

Совет: для лучших результатов травления, экспонирования и лужения эффективно будет очистить плату при помощи кухонного чистящего средства типа Comet, это лучше, безопаснее и быстрее, чем использование ацетона.

Шаг 8: Нагреваем плату — часть 1

Для демонстрации я использовал паяльный фен. Если ваш фен нагревается до 260 градусов Вы можете использовать метод пайки-сварки с оплавлением.

Шаг 9: Нагреваем плату — часть 2

Здесь я сфотографировал процесс на полпути — просто чтобы показать, как паста течет по дорожкам.

Шаг 10: Почти готово

После того как припой полностью растекся по плате, сверху останется слой флюса, который нужно будет очистить используя Comet или мыло с водой. Вы можете использовать абразивы, чтобы избавиться от флюса.

Шаг 11: Финальная версия платы

Как вы видите, для первой попытки вышло неплохо — никаких перебоев в дорожках! Сборка платы становится очень простой. Вы можете таким же образом крепить SMD детали к плате (я попробовал, на плате есть несколько элементов SMD, которые легко прикрепились).

Шаг 12: Конечный результат

В результате вышел экономный и нетрудоемкий способ заменить канифоль, которой хватит надолго.

Паяльные пасты - это специфические вещества пастообразной консистенции, которые используются для закрепления деталей на Они обладают определенными достоинствами, недостатками и особенностями применения.

Достоинства и разновидности представленного материала

Рассмотрим преимущества, которыми обладают паяльные пасты:

Возможность их использования для изготовления плат с очень мелкими деталями;

Они не требуют наличия паяльника, однако для работы с данным материалом понадобится специальный фен или станция, благодаря которой изделие прогревается;

Применять такое вещество можно в тех случаях, когда нет возможности работать обычными инструментами.

Паяльные пасты бывают разных видов. Прежде всего, они классифицируются по способу удаления излишка вещества после работы: отмывочные и безотмывочные. Второй вариант является более безопасным, так как не приводит к коррозии платы. Первый тип паст можно смывать при помощи воды, поэтому в их составе содержатся компоненты, способные нанести вред радиоустройству.

Также следует отметить, что вещество может быть изготовлено на основе свинца или без него. Второй тип пасты является экологически безопасным.

Как правильно выбрать и хранить материал?

Для того чтобы работа была сделана эффективно и аккуратно, нужно приобрести "правильные" паяльные пасты. Прежде всего, следует обратить внимание на технические характеристики вещества: влажность и температура воздуха, особенности хранения.

Представленный материал может терять свои качества в зависимости от старения. Выбор зависит от типа пасты и сферы ее применения. Естественно, важным фактором является стоимость материала. Паяльная паста, цена которой составляет около 10 долларов за 50 грамм и выше, приобретается только в сертифицированных точках продаж.

Что касается хранения материала, то класть его необходимо в холодильник, температура в котором не поднимается выше 4 градусов. Во время ее использования в помещении должно быть тепло, но не жарко (не более 25 0 C). Влажность при этом не должна достигать 80%. Перед использованием вещества необходимо нагреть его до комнатной температуры и только тогда открывать банку. Иногда на это может уйти до 6 часов.

Особенности применения материала

Пастой имеет свои нюансы. Например, поверхность, на которую будет накладываться вещество, должна быть абсолютно чистой, сухой и обезжиренной. Плата на время проведения работ должна быть максимально прочно зафиксирована в горизонтальном положении.

То место, которое будет пропаиваться, должно быть полностью покрыто веществом. После этого постарайтесь очень точно разместить на плате все необходимые детали. Теперь можно приступить к прогреванию изделия при помощи фена. Струя при этом не должна быть слишком сильной. Ее температура должна быть около 150 градусов до тех пор, пока из пасты не испарится весь флюс. После этого струю можно сделать горячее (200-250 0 C).

После окончания всех работ плату нужно будет остудить и очистить от остатков вещества. Данная процедура зависит от типа пасты.