Ця публікація є огляд паяльних паст виробництва компанії AIM, їх властивостей і особливостей роботи з ними.

Анотація наукової статті з хімічних технологій, автор наукової роботи - Лебедєва Наталія, Перетянец Олександр


Область наук:
  • хімічні технології
  • Рік видавництва: 2004
    Журнал
    Компоненти і Технології
    Наукова стаття на тему 'Aim означає «Мета»: паяльні і сервісні матеріали компанії aim'

    Текст наукової роботи на тему «Aim означає« Мета »: паяльні і сервісні матеріали компанії aim»

    ?Компоненти і технології, № 7'2004

    Продовження. Початок о № 6'2004

    «AIM» означає «мета»

    Ця публікація є огляд паяльних паст виробництва компанії AIM, їх властивостей і особливостей роботи з ними.

    Наталія Лебедєва

    Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Олександр Переятенец, к. Т. Н.

    Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Компанія AIM виробляє ряд паяльних паст, що розрізняються за своїми властивостями, області застосування і упаковці. Продукція, фірмою AIM паяльні пасти відносяться до матеріалів, призначеним для поверхневого монтажу. Основними перевагами цих паяльних паст перед іншими паяльними формулами є: точність дозування припою і флюсу, що сприяє запобіганню розтікання припою, що, в свою чергу, забезпечує гарний зовнішній вигляд з'єднання і можливість подачі припою в сполуки складної конфігурації.

    Паяльні пасти являють собою механічну суміш ряду субстанцій: флюсу, порошкоподібного сплаву-припою і сполучного матеріалу. При цьому властивості паяльної пасти обумовлені характеристиками входять до її складу речовин: Порошкоподібний сплав-припій Склад сплаву

    Компанія AIM виготовляє паяльні пасти на основі будь-якого зі сплавів виробництва цієї

    компанії. Таблиці зі складами і характеристиками цих сплавів см. В попередньому номері «Кіт».

    Складом сплаву обумовлюються фізичні властивості пасти, а також визначається температурний режим пайки. Найбільш поширеними є евтектичних сплави Sn62 / Pb36 / Ag2 і Sn63 / Pb37.

    Таблиця 1. Класифікація розмірів кульок припою в складі паяльних паст AIM

    Розмір частинок Тип

    75 мікрон 2

    45 мікрон 3

    25 мікрон 4

    20 мікрон 5

    Розмір і форма порошкових частинок Сучасні засоби виробництва дозволяють компанії AIM отримувати широкий спектр дисперсності порошків всіх сплавів, як основних, так і спеціальних. Дисперсність порошку визначається величиною зазору і методом нанесення паст на поверхню паяються з'єднань. Найбільш універсальним розміром металевих частинок можна вважати 45 мікрон, що є типом 3 за класифікацією AIM (табл. 1). Для друку з дрібним кроком може використовуватися паяльна паста з металевими частинками меншого розміру - тип 4 і 5. Форма частинок багато в чому визначає можливість нанесення пасти той чи інший спосіб. Частинки сферичної форми дозволяють наносити пасту як через дозатор, так і через трафарет-сітку.

    Зміст металу в пасті вміст металу визначає товщину оплавленого припою, осідання і розтікання порцій пасти і інші властивості. Зазвичай вміст металу варіюється в межах 85-90% по масі, що є найбільш прийнятним для більшості практичних застосувань.

    Флюс Тип флюсу

    Введений в паяльну пасту флюс грає ту ж роль, що і флюс, який використовується при контактної пайку. Для виготовлення паст фірмою AIM використовуються різні типи флюсів: безотмивние, водосмиваемие і RMA, відмивання яких здійснюється спеціальними засобами. Тип і склад флюсу впливає на температурний режим пасти,

    Компоненти і технології, № 7'2004

    її фізичні властивості, обумовлює її активність і особливості відмивання.

    сполучні речовини

    Сполучні речовини, що вводяться в порошок припою, зазвичай нейтральні до припою в процесі зберігання і пайки, а при нагріванні розплавляються і випаровуються без освіти трудноудаляємиє твердих залишків. Саме сполучні речовини надають паяльної пасти необхідну в'язкість, перешкоджають її розшарування і розтікання, визначають роздільну здатність пасти і забезпечують її клеять і адгезивні властивості.

    За допомогою підбору компонентів пасти можна змінювати характеристики пасти, зокрема, її реологічні характеристики, включаючи здатність пасти до грузлого плину і деформації. Зазвичай пасти з низькою в'язкістю використовуються при необхідності їх нанесення на велику поверхню, а більш в'язкі пасти частіше використовуються для автоматичного дозування. Як правило, спосіб нанесення визначає і варіант фасування: банки, туби, картриджі.

    Розглянемо різні типи паяльних паст AIM і їх властивості на прикладі паст, виготовлених на основі серебросодержащего сплаву Sn62 / Pb36 / Ag2. Цей сплав є найбільш поширеним в ряду традиційних сплавів, що містять свинець, і характеризується температурою плавлення 179 ° С. Бессвінцо-ші паяльні пасти будуть розглянуті в одному з наступних номерів журналу.

    Паяльні пасти, які не потребують відмивання

    Паяльні пасти цього типу розроблені фірмою AIM на основі синтетичних матеріалів. Залишки таких паст не є корозійними і струмопровідними і можуть бути залишені на платі без відмивання. Проте ряд виробничих процесів вимагає підвищеної надійності продукції, що виробляється і, отже, відмивання залишків паст з друкованих плат. В цьому

    Таблиця 2. Безотмивние паяльні пасти AIM

    Найменування NC251 293+ NC297DX

    Зміст металу,% для стандартної трафаретного друку 90,25 89,5 89,5

    Максимальна швидкість друку, мм / із 155 205 305

    Час життя після нанесення, ч 8-12 8-12 16

    Час життя на трафареті, ч 12-14 14-16 24

    Упаковка банку 0,5 кг банка 0,5 кг шприц 10 мл (35 г)

    Особливості Дозволяє проводити контактні проби без відмивання Рекомендується для друку компонентів з дрібним кроком Висока швидкість нанесення

    Таблиця 3. Порівняльні характеристики безотмивних паяльних паст AIM

    Покращене змочування Рекомендується для нанесення через дозатор Рекомендується для високошвидкісного друку Рекомендується для серійного виробництва Покращена клейкість

    251 • • • •

    293+ • • •

    297DX • • •

    випадку для відмивання можуть застосовуватися спеціальні засоби, виготовлені компанією AIM, на яких докладніше ми зупинимося в майбутньому.

    Все безотмивние паяльні пасти AIM сумісні з будь-яким безотмивним флюсом виробництва цієї компанії, а також з будь-яким трубчастим припоєм AIM, рекомендованим компанією для роботи з безотмив-ними матеріалами.

    Властивості і порівняльні характеристики деяких паст AIM безотмивного типу наведені в таблицях 2 і 3.

    Всі перераховані в таблицях 2 і 3 пасти відповідають вимогам Bellcore і IPC. Одним з безперечних переваг наведених паст є тривалий час життя на трафареті і поліпшена реакція на простий трафарету. Крім того, всі безот-мивние паяльні пасти AIM мають тривалий термін зберігання: до 1 року в холодильнику при температурі близько 4 ° С і до 6 місяців при кімнатній температурі.

    Оплавлення всіх цих паст може відбуватися в повітряному середовищі без використання

    інертних газів. Для них рекомендується два види температурного режиму: режим типу «нагрів-пік» (рис. 3) і режим типу «нагрів-витримка-пік» (рис. 4).

    Як показано на рис. 3, режим типу «нагрів-пік» представляє собою лінійне підвищення температури від температури навколишнього середовища до температури піку. Він застосовується для паяльних матеріалів будь-якого хімічного складу, включаючи безсвинцеві. Тривалість нагрівання від температури навколишнього середовища до піку становить близько 3,5-4 хв. Пікову температуру рекомендується підтримувати на рівні 215 ± 5 ° С протягом 60 ± 4 с. Швидкість охолодження при цьому повинна складати близько 4 ° С в секунду.

    Можна відзначити деякі переваги цього режиму щодо температурного режиму типу «нагрів-витримка-пік». Оскільки при режимі «нагрів-пік» швидкість нагріву значно нижче (на 0,7-0,8 ° С в секунду), істотно знижується ймовірність пошкодження компонентів в результаті термального удару, пов'язаного з надмірною швидкістю нагріву. Більш того, паяні з'єднання

    Компоненти і технології, № 7'2004

    при оплавленні згідно з цим режиму мають найчастіше кращий зовнішній вигляд і якість пайки, ніж сполуки, отримані шляхом «нагрів-витримка-пік». Це пояснюється тим, що в першому випадку флюс, що входить до складу паяльної пасти, зберігає свою активність протягом періоду нагріву, що в свою чергу, забезпечує краще змочування.

    Режим типу «нагрів-витримка-пік» застосовується у випадках, коли з якихось причин існує значна різниця температур між складовими вузла або обладнання не може підтримувати необхідну швидкість нагріву до пікової температури. Як видно з рис. 4, режим пайки починається з поступового контрольованого нагрівання до температури близько 150 ° С протягом 90 с. Швидкість нагріву при цьому не повинна перевищувати 2-3 ° С в секунду щоб уникнути розбризкування припою і термоудара компонентів.

    Після зони нагріву слід зона витримки плати при температурі 150-170 ° С протягом 90 с. Температура в цій зоні не повинна перевищувати 170 ° С, так як саме при цій температурі починається експоненціальне руйнування активують систем багатьох паст.

    Стадія витримки застосовується для досягнення рівноваги температур зібраної плати перед піком температури оплавлення. Слід пам'ятати, що надмірно тривала витримка може привести до передчасного руйнування активують речовин паяльної пасти.

    Водосмиваемие паяльні пасти AIM

    Водосмиваемие паяльні пасти, як правило, активовані органічними речовинами і мають кислотну реакцію. Цим пояснюється необхідність відмивання з плати залишків цих паст, які можуть послужити причиною корозії. Як правило, чим активніша паста, тим коротше допустимий проміжок часу між опалювальному і відмиванням, яка проводиться гарячою водою.

    Таблиця 4. Водосмиваемие паяльні пасти AIM

    Найменування WS 483 WS 477Y6

    Зміст металу,% для стандартної 89,5 89,5

    трафаретного друку

    Час життя після нанесення, ч 24 16

    Час життя на трафареті, ч 48 24

    Зміст галіда Ні Ні

    Термін зберігання при 4 ± 2 ° С 6 міс. 3 міс.

    Особливості Висока активність; пролонгований період між опалювальному і відмиванням Рекомендується для безперервного режиму роботи

    Таблиця S. Порівняльні характеристики безотмивних паяльних паст AIM

    Покращене змочування Рекомендується для високошвидкісного друку Рекомендується для серійного виробництва Тривалий час життя на трафареті і простою трафарету Підвищена стійкість до вологості і тепла зовнішнього середовища Покращена клейкість

    WS483 • • • • • •

    WS477 Y6 • •

    Слід зазначити, що, як правило, для оплавлення водосмиваемих паст рекомендується використовувати температурний режим «нагрів-пік» (рис. 3). Це пов'язано з тим, використання режиму «нагрів-витримка-пік» може негативно впливати на активність водосмиваемих паяльних паст.

    Основні характеристики водосмиваемих паяльних паст AIM зведені в таблицях 4 і 5.

    Все водосмиваемие паяльні пасти настійно рекомендується зберігати в холодильнику при температурі близько 4 ° С. Вони сумісні з будь-якими водосмиваемимі флюсами і трубчастими припоями виробництва AIM, призначеними для роботи з водосмиваемимі матеріалами.

    Зазначені в таблицях 4 і 5 пасти можуть бути рекомендовані як для трафаретного друку, так і для нанесення через дозатор.

    Паяльні пасти RMA AIM

    Паяльні пасти RMA є активними пастами, розробленими на основі каніфолі. Властивості паяльних паст RMA від AIM можуть бути розглянуті на прикладі найбільш широко застосовується пасти RMA / NC 212, характеристики якої наведені в таблицях 6 і 7. RMA / NC 212 поєднує властивості:

    • безотмивних паяльних паст, так як залишки цієї пасти можуть бути залишені на платі без відмивання (проте сумісність залишків залежить від вимог, що пред'являються до плати);

    • RMA-паст, демонструючи високу активність і змочування.

    Таблиця 6. Паяльна паста RMA / NC 212

    Найменування RMA / NC 212

    Зміст металу,% для стандартної трафаретного друку 89,5

    Час життя після нанесення, ч 72

    Час життя на трафареті, ч 48

    Особливості Поліпшені змочування і активність; низький

    рівень залишків.

    ІМЛ-пасти можуть застосовуватися в поєднанні з ІМЛ-флюсами і трубчастими припоями, сумісними з ІМЛ-матеріалами. Залишки цих паст можуть бути видалені з плати за допомогою спеціальних засобів для відмивання.

    Оплавлення RMA / NC 212 проводиться відповідно термічного режиму «нагрів-витримка-пік» (рис. 4). RMA / NC 212, подібно безотмивним паяльним паст AIM, зберігає свої властивості протягом 1 року в холодильнику при температурі близько 4 ° С і протягом 6 місяців при кімнатній температурі.

    Все паяльні пасти AIM поставляються в стандартних упаковках, а також можуть поставлятися в спеціальних упаковках на вимогу замовника. Найбільш вживаними стандартними є:

    • банки 500 г для трафаретного друку;

    • шприци 10 см3 з вмістом пасти 35 г.

    У таблиці 7 наведено відповідність деяких паяльних паст виробництва AIM і LOCTITE (MULTICORE).

    Таблиця 7. Відповідність паяльних паст виробництва AIM і LOCTITE (MULTICORE)

    LOCTITE (MULTICORE) AIM

    RM89 297DX

    Паяльні пасти RM92 293 + / 251

    безотмивние RP11 293 + / 251

    CR32 293 + / 251

    Паяльні пасти водосмиваемие WS12 WS13 WS22 483 483 483

    Паяльні пасти RM92 212

    RMA RM89 212

    Компоненти і технології, № 7'2004

    Таблиця 8. Проблеми, що виникають в процесі застосування паяльних паст

    проблеми Причини

    Освіта струмопровідних перемичок Надлишки нанесення пасти, некоректна установка компонентів, паяемости плати і компонентів

    Пористість паяного з'єднання Надмірне час або температура оплавлення

    Розбризкування припою Низька температура попереднього нагрівання, занадто швидке нагрівання, забруднення пасти оксидами, надлишки пасти

    Ефект «надгробного каменю» (іотЬзІопіпд) Надлишкова швидкість нагріву, невідповідність розмірів майданчика і компонента

    Білі залишки на платі Окислення пасти, занадто тривала витримка при температурі плавлення.

    Знебарвлені з'єднання Окислення пасти, забруднення плати або компонентів, зайве час витримки.

    Освіта намистин або валиків припою Надлишки пасти; некоректна установка компонентів.

    Будучи складною субстанцією, будь-яка паяльна паста вимагає дотримання певних правил зберігання, підготовки до роботи, нанесення і оплавлення. Короткі відомості про найбільш поширені проблеми, що виникають в процесі застосування паяльних паст, і способи їх усунення приведені в таблиці 8.

    Разом з тим в значній кількості випадків дефекти поверхневого монтажу зароджуються ще до того, як паяльна паста була витягнута з упаковки. Справа в тому, що розроблені виробником характеристики паяльних паст (час схоплювання, час життя на трафареті, реологія) у міру старіння пасти можуть погіршуватися. Цих змін можна уникнути, дотримуючись умов транспортування, зберігання та застосування. Зупинимося докладніше на основних факторах, що впливають на властивості паяльних паст.

    Вплив навколишнього середовища. Паяльні пасти особливо чутливі до тепла і вологості, вплив яких може істотно вплинути на властивості і термін зберігання пасти. Деякий розшарування паяльної пасти, коли на її поверхні з'являється невелика кількість флюсу, є нормальним. Але в результаті впливу надлишкового тепла розшарування пасти різко зростає, приводячи до зміни її реології і, отже, дефектів друку і оплавлення. Зовнішнім ознакою цього явища може служити значна кількість флюсу, що виділилася на поверхні пасти.

    Оскільки все паяльні пасти гігроскопічні, по відношенню до них вологість є одним з найбільш руйнівних забруднюючих агентів. Паяемости пасти залежить від окислення і забруднення поверхні частинок порошку припою. Посилення окислення порошкового припою в результаті впливу вологості веде до зменшення залишкової активності флюсу, так як більша частина його активності витрачається на очищення порошкового припою від оксидів. Результатом може бути погіршення змочування, розтікання, що веде до утворення струмопровідних перемичок, розбризкування флюсу і скорочення часу схоплювання.

    Принципи транспортування полягають в мінімізації негативного впливу навколишнього середовища на паяльну пасту і зводяться до скорочення часу транспортування і використання термоізоляційної упаковки.

    Паяльну пасту рекомендується зберігати в холодильнику при температурі близько 4 ° С, що в більшості випадків подвоює термін її зберігання. При неможливості зберігати пасту в холодильнику необхідно контролювати температуру і вологість повітря в приміщенні, де

    зберігається паяльна паста, не допускаючи різких перепадів. Температура повітря не повинна перевищувати 25 ° С, а вологість - 80%.

    При підготовці паяльної пасти до роботи слід витягти її з холодильника і дати їй можливість прогрітися природним шляхом до кімнатної температури. Не слід роздруковувати пасту і відкривати банку до того, як паста повністю прогріється, що в середньому займає 4-6 годин. Не слід намагатися форсувати процес прогрівання пасти, так як це може привести до її розшарування або негативно відбитися на її реології.

    Після того як паста зігріється, її необхідно акуратно і ретельно перемішати в одному напрямку протягом 1-3 хвилин. Це забезпечує з'єднання расслоившихся складових частин пасти. Проте не слід перемішувати пасту занадто інтенсивно або занадто довго, так як це може привести до її розрідженню і, отже, до можливого розтікання пасти і утворення струмопровідних перемичок.

    Процес підготовки паяльної пасти до роботи можна автоматизувати шляхом використання спеціальних пристроїв для підготовки паяльної пасти. Такі пристрої зводять підігрів і перемішування пасти в єдину автоматично виконувану операцію, що в кінцевому рахунку позитивно впливає на весь виробничий процес. Підготовка паяльної пасти до безпосереднього використання і приведення її в оптимальне робоче стан відбувається не більше ніж за чверть години незалежно від її початкової температури.

    Як вже було зазначено, вплив тепла і вологості руйнівно для пасти. В ідеалі, температура і вологість повітря в зоні друку повинні складати 22-26 ° С і 40-50%. Крім того, не повинно бути повітряних потоків (теплих або холодних), спрямованих безпосередньо на трафарет, так як це викликає підсихання пасти. Слід зауважити, що деякі принтери, оснащені системами контролю зовнішнього середовища, можуть викликати циркуляцію повітря навколо трафарету. Шляхом нескладних модифікацій ця циркуляція може бути усунена або значно скорочена, що у великій мірі продовжує життя пасти на трафареті.

    Первинне кількість пасти, що наноситься на трафарет при початку роботи, перевищує необхідне в 2-3 рази. Довжина первинного валика пасти повинна відповідати області друку, діаметр - близько 13-17 мм. Для забезпечення якісного друку необхідний контроль кількості пасти під час роботи принтера. Це досягається шляхом додавання пасти невеликими кількостями через короткі інтервали для забезпечення постійної наявності свіжої пасти на трафареті. Навпаки, якщо додавати пасту великими порціями 1-2 рази за зміну, то її якість може погіршуватися за рахунок тривалого впливу навколишнього середовища.

    Роздруковані банки з пастою рекомендується зберігати щільно закритими при кімнатній температурі, не розміщуючи їх в холодильник. Повторне охолодження пасти може привести до конденсації вологи, що надійшла в пасту з навколишнього повітря і, як наслідок, до описаних вище проблем, пов'язаних з впливом вологи.

    Можливо повторне використання залишилася на трафареті пасти, хоча це і не є широко рекомендованої практики. В цьому випадку слід зібрати решту пасту в окрему банку і потім додавати її на трафарет в рівних пропорціях зі свіжої пастою. Пропорції можуть варіюватися для досягнення найкращого ефекту, але в цілому цей метод сприяє мінімізації шкоди якості друку. Проте багато виробничих компаній вважають за краще не використовувати пасту повторно щоб уникнути можливих проблем.

    Частота очищення трафарету залежить від особливостей конкретного процесу. Іноді потрібно очищати трафарет після кожної плати, і іноді - один раз за зміну. У будь-якому випадку, для очищення трафарету слід застосовувати спеціальні засоби, які не викликають висихання пасти. Однак, слід ретельно видаляти надлишки кошти з трафарету, так як вони можуть викликати розрідження пасти або перешкоджати нормальному ковзанню пасти за трафаретом.

    На закінчення слід сказати кілька слів про необхідність дотримання правил безпеки при роботі з паяльними пастами, які є помірно небезпечними речовинами. Використання відповідної робочої одягу та рукавичок, хороша вентиляція робочої зони і акуратне зберігання пасти є необхідними заходами в роботі з цими матеріалами.

    У наступній статті будуть розглянуті пропоновані компанією AIM отмивочного рідини, клеї і спеціальні матеріали. I

    Далі буде


    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити