Как паяют SMD-компоненты. Паяльная паста для поверхностного монтажа SMD-компонентов Жидкий припой своими руками для пайки smd

Чтобы осуществить крепление элементов методом пайки, необходимо использовать специальные материалы, которые обладают более низкой температурой начала плавления. Многие радиолюбители используют старый подход – припой. Вместе с ним необходимо применять флюс или кислоту.

Ускорить процесс пайки помогают современные составы – пасты. Они изначально включают в себя все нужные компоненты и не требуют каких либо добавок.

Каковы особенности этого материала и как правильно наносить паяльную пасту, мы попробуем разобраться.

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.

Качественная пайка обеспечивается в том случае, если соблюдены срок и условия хранения. У большинства компонентов срок годности не превышает полгода. Для хранения и перевозки необходимо обеспечить режим от +2 до +10оС.

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.

Разновидности

На рынке широко представлена продукция лучших производителей паяльной пасты под брендами Qualitek, UNIVERSAL, Felder, HERAEUS, ALPHA и т.д. Вся ассортиментная линейка может делиться на группы по видам:

• По химическому составу флюса – галогенсодержащие и без галогенов.
• По потребности в отмывании – требующие обработки и не требующие. Пасты первого вида могут отмываться водой (водорастворимые) или специальными жидкостями.
• В зависимости от припоя – содержащие свинец и бессвинцовые.
• По температуре – низко, средне и высокотемпературные.

Если паста не смывается водой, то в ее составе присутствует канифоль. В таком случае промывать детали надо при помощи растворителей.

Важно учитывать такую особенность – повышение степени паяемости элементов и smd компонентов сопровождается падением надежности крепления. А, например, галогенсодержащие составы улучшают параметр технологичности, но характеризуются несколько низкой надежностью.

Важные технические характеристики

Если вас интересует вопрос, какую паяльную пасту выбрать, то необходимо обратить внимание на физико-химические свойства смеси. Они зависят от наличия связующих компонентов, влияющих на консистенцию, клеящие параметры, уровень адгезии.

К таким свойствам относят:

• состав элементов – присутствие или отсутствие свинца, наличие легирующих добавок;
• величина припойных частиц по IliS;
• форма частичек, что влияет на возможности дозировки;
• вязкость, влияющая на технологию нанесения – потребность в дозаторе или трафарете;
• уровень паяемости, определяемый окисленностью и загрязненностью припойных частиц.

Если безотмывочные пасты не вызывают коррозии, то водосмывные способны вызвать такие процессы на месте пайки, поскольку включают в себя некоторые органические компоненты.

Технология использования пасты

Если вы еще не пользовались данным составом, то вам поможет наша инструкция для работы с паяльной пастой:

• сначала надо вычистить плату, обезжирить и тщательно просушить;
• установить плату горизонтально и зафиксировать в таком положении;
• в заданных соединительных точках равномерно наносится паста без пропусков;
• мелкие и smd элементы ставятся на плату;
• в некоторых случаях для большей надежности требуется обработка пастой ножек микросхем;
• в случае нижнего подогрева платы необходимо запустить фен и теплым потоком прогреть верхний участок с крепящимся элементом;
• после испарения флюса следует увеличить температуру до уровня плавки припоя;
• паять надо постоянно контролируя процесс;
• дать остыть и промыть плату.

Для манипуляций с микросхемами требуется использовать паяльник на +250 — +300 Со. Допускается применения модели 20-30 Вт и 12-36 В.

Не следует брать паяльники с конусными насадками. Повышение эффективности манипуляций обеспечивается применением очень тонкой проволоки для контакта жала с пастой.

Припаять SMD- компоненты можно так:

• поместите их на контактную площадку;
• нанесите пасту на ножки;
• под влиянием паяльника с заданной температурой паста растекается по контактному участку;
• оставьте элементы для остывания.

Обратите внимание!

Чтобы припаять провода, паяльную массу наносят на провода в области соединения. Затем к пасте прикладывается паяльник.

Изготовление в домашних условиях

Часто готового паяльного материала не оказывается под рукой, поэтому целесообразно знать, как сделать паяльную пасту своими руками. Для этого нужно подготовить прутик оловянно-свинцового припоя и жир для пайки. Если второго компонента у вас нет, то заменить его смогут обычный вазелин плюс флюс ЛТИ-120.

Припой нужно тщательно измельчить при помощи напильника, надфиля и механической насадки с дрелью. Крошка должна получиться мелкой. Ее собирают в емкость и добавляют вазелин в соотношении 1:1, а также немного флюса.

Ингредиенты перемешиваются. Для качественного смешивания смесь следует подогреть на водяной бане. Хранить ее можно в большом медицинском шприце. С помощью него затем паста и будет наноситься на требуемые участки.

Фото паяльной пасты

Обратите внимание!

Обратите внимание!

G5-SM800, G4(A)-SM833, G5(A)-SM833

Пасты с флюсом, не требующим отмывки, состоящие из RMA-флюса и припойного порошка, слабо подверженного процессам окисления и с равномерным распределением частиц постоянной, строго сферической формы.

Применяемый флюс является продуктом новейшего поколения, не требующим отмывки. Используемый флюс не содержит галогенов. Это позволяет улучшить не только технологические свойства припоя, но и значительно увеличить надёжность изделий. Потребителями нашей пасты отмечена очень хорошая растекаемость припоя по инверсионному золоту (как у паст с активным флюсом) и улучшенная пайка элементов изготовленных по бессвинцовым технологиям. Это особенно важно в период, когда часть элементов изготовлена по старым технологиям (с использованием свинца), а выводы другой части элементов уже не содержат свинца, например, из сплава серебро-палладий.

• Используемые сплавы: Sn63/Pb37; Sn62/Pb36/Ag2
• Не требует отмывки – после пайки остатки флюса не способствуют коррозии и другим процессам, вызывающим ухудшение электронных характеристик изделия.
• Высокая смачиваемость во время процесса оплавления. Обеспечивает качественное удаление оксидных плёнок с поверхностей паяемых металлов.
• Высокая надёжность образуемых паяных соединений.
• Не вызывают образование шариков припоя вблизи контактных площадок.
• Применяются для компонентов с малым шагом выводов
• Не способствуют образованию перемычек между выводами компонентов после пайки за счёт резкого осаждения.
• Длительный срок хранения при минимальном изменении вязкости.

http://fr4.ru/upload/fr4/paste/reflow_profile.pdf

Водосмываемые паяльные пасты Union Soltek.

G4-WS500, G4А-WS500

Отличительной особенностью этих паст является высокотехнологичность пасты с водорастворимым флюсом, остатки которого, легко удаляются горячей водой, без использования дополнительных растворителей. Эти пасты идеально подходят для процессов пайки поверхностей печатных плат и компонентов с плохой паяемостью и для технологических процессов, включающих в себя требование обязательной промывки плат.

• Используемые сплавы: Sn62/Pb36/Ag2; Sn63/Pb37
• Легкость очистки при пайке оплавлением
• Широкое окно профиля оплавления
• Для SMT процессов, требующих водное промывание плат.

Спецификация

Термопрофиль на паяльные пасты серий G4 & G5 http://fr4.ru/upload/fr4/paste/reflow_profile.pdf

Бессвинцовые паяльные пасты Union Soltek.

ULF-208-98, ULF-308-98, LF3-981

Это - бессвинцовые паяльные пасты, на основе Pb-free порошкообразного припоя. Припой изготовлен из высокочистого сплава, содержащего минимальное количество примесей в соответствии с требованиями стандартов J-STD-006 и EN29453 (содержание свинца в сплаве в 10 раз меньше допустимого значения разрешаемого этими стандартами). Порошок припоя изготавливается путём распыления в газовой среде центрифугой методом разбрызгивания. Получаемые частицы высококачественного порошка, имеют строго сферическую форму, что в свою очередь уменьшает окисление, затем смешивают с высоко технологическим флюсом.

Поскольку пасты не содержат свинец, это вносит свой вклад в защиту окружающей среды.

Паяльная паста LF3-981 предназначена для обеспечения низкой температуры в процессе поверхностного монтажа. Бессвинцовый сплав (Sn42/Bi58) с температурой плавления 138°С имеет широкое окно оплавления и может использоваться с пиковыми температурами термопрофиля от 160°C до 190°C.

Кроме того, благодаря использованию новейшего флюса, не требующего отмывки, надежность изделий получается превосходной.

• Используемые Pb-free сплавы: Sn/Ag/Cu; Sn/Bi
• Прозрачные остатки флюса идеальны для светодиодных сборок
• Не вызывает образования шариков припоя на плате и между компонентами
• Превосходная пайка, благодаря отличному смачиванию.
• Флюс не содержит галогенов.
• Может быть использована как в воздушной среде, так и среде азота.

Спецификация:

Термопрофиль на паяльную пасту ULF-208-98 http://fr4.ru/upload/fr4/paste/ULF-208-98-thermo_profiles_new.pdf

Термопрофиль на паяльную пасту ULF-308-98 http://fr4.ru/upload/fr4/paste/ULF-308-98.pdf

Термопрофиль на паяльную пасту LF3-981 http://fr4.ru/upload/fr4/paste/LF3-981.pdf

Паяльные пасты Аlpha.

ОМ-5300 (тип 4)

Паяльная паста ALPHA OM-5300 производства Cookson Electronics Assembly Material’s разработана специально для смешанного монтажа (свинцовые и бессвинцовые технологии). Паста OM-5300 имеет высокую надежность и стабильность нанесения, имеет отличную повторяемость объема отпечатка при нанесении через трафарет. OM-5300 позволит минимизировать время цикла трафаретной печати благодаря высокой скорости нанесения и увеличению промежутков между чистками трафаретов. Особенностью пасты ОМ-5300 является длительное время жизни на трафарете, широкое окно профилей оплавления, позволяющее обеспечить лучшую смачиваемость бессвинцовых поверхностей. Очень низкое количество пустот в сочетании с высоким поверхностным сопротивлением изоляции после оплавления делают ОМ-5300 идеальным решением для оловянно-свинцовой пайки при использовании бессвинцовых компонентов.

Спецификация:

Термопрофиль на паяльную пасту OM5300 http://fr4.ru/cream/termoprofil_OM5300.jpg

С ценами на паяльную пасту можно ознакомиться по ссылке

Припой в катушках и брусках

• Трубчатый припой Alpha производства Cookson Electronics Assembly Material’s различных сечений с качественным флюсом, не требующим отмывки.
• Высококачественный припой в брусках марки SoldECO® производящийся на предприятии, ориентированном на выполнение оборонных заказов Франции и ЕС.

Даже если тебе никогда в жизни не придётся самостоятельно иметь дело с чип-деталями, надо понимать, что 99% всей современной электроники создаётся именно на их основе. Поэтому каждый уважающий себя радиолюбитель должен хотя бы в общих чертах представлять SMD-техпроцесс.
В предыдущем уроке мы уже познакомились с так называемыми SMD-компонентами (чип-компонентами). Сейчас же пришло время узнать, как осуществляется их монтаж и пайка.
Можно припаять SMD-деталь и с помощью самого обычного припоя и паяльника с тонким жалом. Процесс состоит из трёх шагов:

Наносим припой на одну контактную площадку;
- с помощью пинцета устанавливаем чип-компонент на нужную позицию и, удерживая деталь пинцетом, прогреваем один из его выводов. Деталь зафиксирована, пинцет можно убрать;
- припаиваем второй вывод компонента.

Ручная пайка SMD-компонентов

Примерно таким же образом можно паять SMD-транзисторы и микросхемы.

Но ручная пайка – это очень долгий и кропотливый процесс, поэтому применяется только радиолюбителями для создания единичных конструкций. На крупных радиозаводах всё стараются автоматизировать. Поэтому там никто не паяет каждую деталь по отдельности паяльником, процесс совершенно другой.

Ты уже знаешь, что такое припой: гибкая оловянно-свинцовая проволока, которая при нагреве паяльником расплавляется, а после остывания застывает и надёжно фиксирует вывод радиодетали, обеспечивая при этом электрический контакт. Но припой может быть не только в виде оловянно-свинцового прутка. Можно создать припой в виде пасты, которая так и называется – паяльная паста. Паста содержит в своём составе и флюс, и мельчайшие частички олова. При нагреве паста расплавляется, а после остывания застывает, обеспечивая электрический и механический контакт.

Паяльная паста наносится на все контактные площадки. При производстве опытных образцов и мелкосерийных партий пасту наносят с помощью ручных дозаторов: шприцом, например, или даже зубочисткой. Но при крупносерийном производстве используется другая технология нанесения пасты. Сначала изготавливается трафарет: тонкий лист из нержавеющей стали, в котором имеются отверстия, точно совпадающие с контактными площадками печатной платы. Трафарет прижимается к печатной плате, сверху наносится слой паяльной пасты и разравнивается специальным шпателем. Затем трафарет поднимается, и таким образом буквально за пару секунд паяльная паста оказывается нанесённой на все контакты печатной платы.

Печатная плата с нанесённой на контактные площадки паяльной пастой

Теперь на плату можно устанавливать компоненты. SMD-компонент можно аккуратно установить на нужные контактные площадки. В радиолюбительстве установку компонентов производят вручную с помощью обычного или вакуумного пинцета, а на крупных производствах эту операцию выполняют роботы, которые могут установить до нескольких сотен деталей в минуту! Благодаря тому, что паяльная паста вязкая, компонент как бы фиксируется на своём месте, и это очень удобно.

После установки всех SMD-компонентов происходит пайка платы. Плата помещается в специальную печь, где за несколько минут нагревается примерно до 300С. Паяльная паста расплавляется, а после остывания обеспечивает механический и электрический контакт компонентов. Для того, чтобы избежать термоударов, важно настроить термопрофиль, то есть скорость нагрева и охлаждения печатной платы. В промышленности используются специальные многозонные печи, в каждой камере которых поддерживается строго заданная температура. Печатная плата, двигаясь по конвейеру, последовательно проходит все зоны печи.

Паяльные печи: промышленная (слева) и для мелкосерийной пайки (справа)

В мелкосерийном и опытном производстве используются компактные печки, в которых платы «запекаются» по одной. Радиолюбители и вовсе иногда приспосабливают для этих целей бытовые духовые шкафы, или нагревают печатную плату горячим воздухом с помощью промышленного фена. Конечно, качество пайки при таких кустарных методах очень нестабильно, но и требования к надёжности радиолюбительских конструкций обычно не высокие.

После окончания пайки плату промывают от остатков флюса, входящего в состав паяльной пасты, сушат и проверяют. Если в конструкции имеются DIP-компоненты, их припаивают в последнюю очередь, и даже на крупных радиозаводах этот процесс производится, как правило, вручную. Дело в том, что автоматизировать DIP-процесс очень сложно и дорого, именно поэтому современная радиоэлектроника в основном проектируется на SMD-компонентах.

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.

Всем добра! Данный рейтинг содержит лучшие флюсы для пайки и составлен из личных предпочтений и отзывов мастеров по ремонту электроники. Многие читатели сейчас подумают — «Ну наконец-то! Мастер Пайки начал хоть что-то писать о паяльном деле!» и окажутся правы – за почти 4 года на блоге не было написано ни одной приличной статьи о процессе пайки, хотя название блога как бы обязывает. Признаю, каюсь, буду исправлять положение.

Планирую публиковать обзоры процессов пайки, инструментов пайки, паяльные видео и новые технологии в мире пайки. А сегодня приведу свой рейтинг 10 самых лучших флюсов для пайки. Данный рейтинг составлен, исходя из личных предпочтений и всяческих отзывов знакомых мастеров по ремонту электроники различного уровня и не претендует на исключительность. Поехали — флюсы для пайки .

Рейтинг самых популярных флюсов для пайки

Что мы должны знать о флюсе?

Флюс предназначен для повышения качества процесса спаивания припоем двух металлических поверхностей и при нагревании очищает поверхности от оксидных и жирных пленок. Хороший флюс должен иметь низкую температуру плавления и малый удельный вес. Перед моментом плавления припоя он должен успеть растворить окислы и не проникать вглубь паяного соединения в процессе пайки. Флюс должен хорошо растекаться и смачивать поверхность припоя и металла в месте пайки .

На пятом месте самый популярный флюс всех времен и народов, муза музыкантов, дар природы , ее величество канифоль. Канифоль бывает живичная (из живицы хвойных пород деревьев, почти не имеет жирных кислот), экстракционная (экстрагирование бензином хвойных опилок, содержит больше жирных кислот, чем живичная) и таловая (остатки после сульфатоцеллюлозного производства мыла).

На четвертом месте многими любимый спирто-канифольный флюс СКФ или ФКСп (флюс паяльный спирто-канифольный). Он состоит на 60-80 % из спирта и на 20-40 % из канифоли. Такую смесь можно приготовить дома своими руками. Например многие просто крошат канифоль в спирт в соотношении примерно 1 к 3. Удобно применять в шприце с иголкой. Но при хранении в неплотно закрытом шприце начинает подсыхать на иголке и перестает течь.

Достоинства:

доступный и популярный неактивный флюс, удобно наносить, дымит не сильно.

Недостатки:

при нагреве, спирт начинает бурно испаряться и шипеть.

Что паять: медные провода, позолоченные и посеребренные контакты микросхем и радиоэлементов, латунь, цинк.

Чем смывать: спирт, растворители, бензин, спирто-бензиновая смесь.

Итак мы подобрались к Топ 3 лучших флюсов для пайки. На призовых местах я расположил профессиональные флюсы, которые в обычной жизни могут и не пригодиться. А вот в ремесле – очень нужны.

Флюсы Amtech RMA-223 и Kingbo RMA-218

Третье бронзовое место занимает Amtech RMA-223 — представляет собой гелевый флюс – смесь измельченной канифоли и растворителя.

Также в составе подозреваю, могут быть активаторы и отдушка. – самый главный признак подделки – на наклейке надпись мелким шрифтом «Coliformia» вместо «California», однако как ни странно, китайский подделанный флюс весьма хорош в эксплуатации, а многие сервисы только на нем и сидят. Хотя мастера с mysku не советуют уже брать на али этот флюс, а лучше взять аналог .

Достоинства:

удобно наносить гель, хорошая паяемость, можно не отмывать, подделка дешево стоит (около 200 руб.), а паяется с ней весьма неплохо и пахнет парфюмом.

Дорогой (тюбик 10 г может стоить 1500 руб.), вонючий, попадаются подделки.цена является ограничивающим фактором, например тюбик 30 г может стоить от 2000 руб.

Что паять: в основном ответственная безсвинцовая и свинцовая пайка.

Чем смывать: большинство можно не смывать, спирт, растворитель, есть фирменный растворитель T2005M.

На этом Топ 10 самых лучших флюсов для пайки считаю завершенным. Конечно существует куча других флюсов, в том числе хороших китайских и топовых немецких и японских. Но я ими не пользовался, поэтому рассказать о них адекватно не могу.

Если Вы, уважаемые читатели, пользуетесь каким-либо другим флюсом и считаете его лучшим в мире, то обязательно напишите мне о нем в комментариях. Возможно, он появится в рейтинге после тестирования.

Для Вас старался Мастер Пайки.