Технологии в электронной промышленности №1'2006

Подходит ли ваша паста для дозирования? Факторы, влияющие на правильный выбор

Антон Большаков


Выбирая паяльную пасту, пристальное внимание уделяют анализу сплава припоя и типу флюса. В основе подобного выбора лежит информация о совместимости материалов, температуре и условиях эксплуатации, требуемой прочности паяного соединения, качестве спаиваемых поверхностей, реологических свойствах пасты, а также о необходимости дальнейших операций отмывки и т. п.


Другим характеристикам, таким как плотность сплава припоя и флюса, массовая доля припоя в составе паяльной пасты, уделяется меньше внимания. Хотя эти величины определяют один из основных факторов, характеризующих возможность дозировать паяльную пасту, — объемную долю содержания припоя в составе пасты. Почему? Если объемная доля припоя достаточно высока, паяльная паста склонна к «сухости», что приводит к блокированию иглы дозатора, а если объемная доля припоя низка — паяльная паста склонна к растеканию и образованию перемычек после дозирования. Некоторые пасты могут вытекать из дозатора, даже если к поршню не приложено никакого давления. Попробуем разобраться, какая же объемная доля припоя оптимальна для обеспечения стабильного и качественного дозирования? В большинстве случаев производители не указывают объемную долю припоя в составе пасты, а только массовую долю припоя. Например, в названии пасты SN62RP15AGS85 производства компании Multicore Solders зашифровано:

  • SN62 — сплав Sn62/Pb36/Ag2; RP15 — тип флюса;
  • AGS — размер частиц припоя 25-45;
  • 85 — массовая доля припоя в составе паяльной пасты.

Однако объемную долю припоя не трудно установить с помощью нескольких простых вычислений, результат которых может быть использован для определения возможности дозировать паяльную пасту.

Исходя из простейших физических понятий, можно привести следующие соотношения:

где ра, рг, р — плотность припоя, флюса, пасты; va, Vf, vp — объем припоя, флюса, пасты; а — массовая доля припоя в составе паяльной пасты.

Используя эти соотношения, выразим плотность любой паяльной пасты через плотность ее компонентов и массовую долю припоя в составе пасты. Плотность некоторых сплавов приведена в таблице 1.

Таблица 1. Плотность сплавов припоя в составе паяльных паст

Например, плотность паяльной пасты Sn62RP 15AGS85, в состав которой входит припой Sn62c плотностью 8,5 г/см3 и плотностью флюса 1 г/см3, будет равна 2,86 г/см3.

Объемная доля припоя может быть выражена из формул (1) и (2):

Соотношение (7) выражает объемную долю припоя через функцию плотностей пасты, флюса и сплава. Соотношение (4) выражает плотность паяльной пасты через массовую долю припоя и плотностей сплава и флюса. Таким образом, объемная доля припоя является простой функцией массовой доли припоя, плотностей сплава и флюса. Используя данные соотношения, можно построить графики объемной доли припоя в зависимости от массовой доли припоя для различных сплавов и флюсов, чтобы определить комбинации этих величин, обеспечивающих дозируемость паяльных паст.

«Магическое число»

На рис. 1 изображена зависимость объемной доли припоя от выбранного припоя (плотности сплава припоя), где плотность флюса принята за 1 г/см3.

Опыт применения паяльных паст показывает, что «магическое число» для обеспечения качественного дозирования — это объемная доля припоя около 40%. Пасты с более высокой объемной долей припоя являются «сухими» для дозирования и склонны к блокированию игл. Пасты с более низкой объемной долей припоя склонны к растеканию доз. Для стандартного сплава Sn62 объемная доля припоя 40% соответствует массовой доле припоя 85% в составе паяльной пасты.

При движении слева направо вдоль графика, соответствующего объемной доле припоя 40%, видно, что он пересекает графики, соответствующие большей плотности сплава припоя. Таким образом, при более высокой плотности сплава (например, сплав Snl/Pb97,5/Agl,5 имеет плотность 11,3 г/см3), паяльная паста пригодна для дозирования при массовой доле припоя 88%. По этой же причине более «легкий» бессвинцовый сплав Sn95,5/Ag3,8/Cu0,7 (96SC) с плотностью 7,5 г см3 должен иметь в составе паяльной пасты массовую долю 83-85%.

Зависимость объемной доли припоя от массовой доли припоя, рассчитанной для различных плотностей флюса, показана на рис. 2. Все кривые приведены для сплава Sn62 с плотностью 8,5 г/см3. Этот график демонстрирует, как может быть изменена плотность флюса для достижения объемной доли припоя 40% в составе паяльной пасты.

Суммируя сказанное, можно предложить следующие рекомендации: 1) При выборе паяльной пасты для дозирования, проанализировав тип сплава и состав флюса, необходимо дополнительно проверить величину массовой доли припоя в составе паяльной пасты, которая не должна превышать 40%. 2) При известном полном описании паяльной пасты (тип сплава, флюса и массовой доли припоя) может быть заранее проверена возможность ее дозирования. Конечно, при этом должны учитываться реологические свойства флюса и размер частиц припоя.

Характеристики паяльных паст

  • Размер частиц припоя. Наиболее используемый размер частиц припоя соответствует типу 3 по классификации IPC или ACS по классификации Multicore Solders, содержится в таблице 2.
  • Вязкость. Пасты, предназначенные для дозирования, должны иметь вязкость в диапазоне 300-450х 103 сПз. Пасты, предназначенные для нанесения через трафарет, имеют более высокую вязкость в диапазоне от 650-1200х103 сПз.
  •  Упаковка.
  • Рис. 1. Объемная доля припоя в зависимости от массовой доли для различных типов сплавов. Если объемная доля припоя выше 40%, то паста склонна к блокированию игл
    Рис. 2. Объемная доля припоя в зависимости от массовой доли для флюсов с различной плотностью для сплава Sn62. Показывает, как должна быть изменена плотность флюса для того, чтобы объемная доля припоя сплава Sn62 была не менее 40%
    Таблица 2. Классификация частиц припоя
    Выбирая паяльные пасты в различных типах упаковки, следует учитывать следующее:

    -  основные типы упаковки паяльных паст для дозирования имеют объем: 3, 5, 10 и 30 см3. Во время дозирования паяльной пасты большое количество импульсов снятия и приложения давления на поршень может вызвать расслоение ее компонентов. Соответственно, паста в более крупной упаковке подвергается данному воздействию более длительное время, а значит, в такой упаковке паста более подвержена расслоению. Поэтому наиболее предпочтительной упаковкой является 10 см: (25 г), так как в ней снижается вероятность расслоения составляющих (флюса и припоя);

    -  конструкция носика шприца, предназначенного для передачи пасты из резервуара более крупного диаметра в трубку меньшего диаметра, также влияет на качество дозирования. Существует две общепринятых формы носика: конус и полусфера.

    • Выбор иглы. Внутренний диаметр иглы выбирается в зависимости от размеров частиц припоя пасты исходя из условия, что он должен быть не менее 7-10 максимальных диаметров частиц припоя.
    • Включения воздуха в паяльной пасте являются нежелательными, поскольку могут вызвать брак при дозировании — пропуск доз. Большинство шприцов разработано, чтобы исключить захват воздуха. Для исключения этого дефекта рекомендуется транспортировать и хранить шприцы вертикально, носиком вниз. Перед началом работы шприцы должны контролироваться на наличие включений пузырьков воздуха. • Недопустимо перекладывать пасту, предназначенную для трафаретной печати, из банок в шприцы, потому что такие пасты имеют совершенно другие реологические свойства и объемную долю припоя больше 40%.

     

    Выводы

    К сожалению, окончательное решение о пригодности пасты к дозированию нельзя делать только на основе приведенных в статье принципов, необходимы и экспериментальные опыты.

    Однако, учитывая эти принципы при выборе паяльной пасты и зная, какие ее характеристики (сплав, флюс, массовая доля припоя, размер частиц припоя, вязкость, тип упаковки) будут влиять на процесс дозирования, можно избежать многих проблем и получить успешный и качественный процесс дозирования.

     

    Другие статьи по этой теме


     
    ПОДПИСКА НА НОВОСТИ

    Оцените, пожалуйста, удобство и практичность (usability) сайта:
    Хорошо
    Нормально
    Плохо

    Рунетки
    рунетки
    runetki.name
    Ремонт гидроцилиндров
    Форум автолюбителей. Заявки на закупку спецтехники.
    hydrott.ru
    Стеклянные перила для лестниц
    От проекта до монтажа. Изготовление лестниц из стекла и металла
    zerkalatyt.ru