Pasta topnikowa ipasta lutowniczareprezentują dwa zasadniczo różne materiały w montażu elektroniki, chociaż konwencja nazewnictwa powoduje ciągłe zamieszanie w całej branży. Pasta topnikowa zawiera wyłącznie topniki,-zazwyczaj na bazie kalafonii-lub-rozpuszczalne w wodzie-preparaty przeznaczone wyłącznie do usuwania tlenków i wspomagania zwilżania. Z kolei pasta lutownicza to materiał kompozytowy zawierający cząstki stopu metalu zawieszone w ośrodku topnika, opracowany do jedno-etapowego łączenia metalurgicznego. Funkcjonalne nakładanie się składników strumienia maskuje krytyczną rozbieżność w metodologii stosowania.
Dlaczego ludzie ciągle je mieszają
Widziałem inżynierów z piętnastoletnim doświadczeniem, którzy chwytali niewłaściwą rurkę. Zdarza się częściej, niż ktokolwiek przyznaje.
Problem zaczyna się od tego, jak producenci etykietują produkty. Na obu produktach pojawia się napis „Wklej”. Niektóre firmy używają nawet niemal identycznych opakowań-strzykawek tego samego rozmiaru i podobnych kolorów nasadek. Pracujesz w powiększeniu o 2 w nocy, próbując przerobić układ BGA i nagle nałożyłeś pastę topnikową tam, gdzie była potrzebna pasta lutownicza. Złącze wygląda na mokre, wydaje się gotowe, ale nie ma metalu, który mógłby utworzyć faktyczne połączenie.
Oto, czego nikt Ci nie powie na treningu: pasta topnikowa jest inna. Jest ogólnie bardziej przezroczysty, a czasami ma konsystencję-miodową. Pasta lutownicza ma charakterystyczny szary, ziarnisty wygląd spowodowany zawieszonymi cząsteczkami metalu. Kiedy już dokładnie zapoznasz się z obydwoma, możesz je rozróżnić na podstawie samej tekstury. Ale to wymaga czasu.
Chemiczna strona pasty topnikowej
Preparaty past topnikowych podlegają kilku systemom klasyfikacji, przy czym norma IPC J-STD-004B jest najczęściej przywoływana w produkcji w Ameryce Północnej.
- Na bazie kalafonii-(RO):Tradycyjny preparat na bazie żywicy drzewa sosnowego. Kalafonia aktywuje się w temperaturach lutowania, stając się lekko kwaśną, aby rozpuścić tlenki. Pozostałości po-lutowaniu są na ogół niegroźne, chociaż w wilgotnym środowisku mogą przyciągać kurz. Niektóre starsze specyfikacje wojskowe nadal wymagają wyłącznie topnika kalafonii.
- Kwas organiczny (OR):Preparaty-rozpuszczalne w wodzie zawierające kwasy organiczne, takie jak kwas adypinowy lub bursztynowy. Silniejsza aktywacja niż kalafonia. Absolutnie wymaga-czyszczenia po procesie-. Zostaw te pozostałości na płycie, a spowodujesz wzrost dendrytów i ewentualne awarie pola. Nauczyłem się tego na własnej skórze podczas projektu-czujnika wilgotności.
- Kwas nieorganiczny (IN):Rzadko stosowany w elektronice. Są to agresywne preparaty, które można spotkać w instalacjach hydraulicznych lub blacharskich. Ze względu na korozyjność nie nadają się do stosowania w przypadku wrażliwych komponentów.
- Aktywowany syntetycznie (SA):Nowoczesne formuły zaprojektowane tak, aby naśladować działanie kalafonii za pomocą chemii syntetycznej. Często reklamowane jako opcje „no-czyste”.
Temperatura aktywacji ma ogromne znaczenie, a specyfikacje nie zawsze wyjaśniają to jasno. Topnik przeznaczony do obróbki-bezołowiowej w temperaturze 250 stopni nie będzie działał identycznie w punkcie eutektycznym 183 stopni lutu ołowiowego-cynowego. Otrzymasz niecałkowite usunięcie tlenków, słabe zwilżanie i połączenia, które wyglądają na zadowalające, ale nie poddają się cyklom termicznym.
Skład pasty lutowniczej
Pasta lutownicza to naprawdę skomplikowana sprawa.
Zawartość metalu zazwyczaj waha się od 88% do 92% wagowych, chociaż przekłada się to na około 50% objętościowych ze względu na różnice gęstości. Rozkład wielkości cząstek jest zgodny z systemem klasyfikacji typów.-Typ 3 (25-45 mikronów) pozostaje głównym narzędziem w większości zastosowań SMT, podczas gdy pasty typu 4 i 5 z drobniejszymi cząstkami spełniają wymagania komponentów 0201 i pakietów micro-BGA.
Nośnik topnika w paście lutowniczej spełnia wiele funkcji poza zwykłym usuwaniem tlenku. Zapewnia właściwości reologiczne niezbędne do drukowania szablonowego.-Pasta musi się toczyć, a nie ślizgać po powierzchni szablonu. Musi swobodnie oddzielać się od ścianek otworu. Wymaga wystarczającej przyczepności, aby utrzymać elementy podczas umieszczania. Musi także zapewniać czyste odgazowanie podczas rozpływu, bez rozpryskiwania.
To wiele wymaga od tego, co w istocie jest medium ofiarnym.
Typowe składy stopów:
Cyna-ołowiowa (Sn63/Pb37) jest nadal używana w niektórych zastosowaniach lotniczych i kosmicznych oraz wojskowych zwolnionych z wymogów dyrektywy RoHS. Temperatura topnienia 183 stopni i doskonałe właściwości zwilżające sprawiły, że od dziesięcioleci jest to standard branżowy.
SAC305 (96,5% cyny, 3% srebra, 0,5% miedzi) okazał się dominującą-alternatywą niezawierającą ołowiu. Wyższa temperatura topnienia około 217-220 stopni. Zawartość srebra podnosi koszty materiałów, ale poprawia odporność na zmęczenie cieplne.
Niskotemperaturowe-alternatywy, takie jak Sn42/Bi58 (temperatura topnienia 138 stopni), zyskują na popularności w przypadku zespołów-wrażliwych na ciepło. Bizmut powoduje, że złącza są nieco kruche, co ogranicza zastosowanie.
Praktyczne różnice w zastosowaniach
Pasta topnikowa działa przed i podczas operacji naprawczych. Używasz go do przygotowania powierzchni, umożliwienia zwilżenia lub ułatwienia przepływu lutu w scenariuszach-lutowania ręcznego. Jest to środek pomocniczy w procesie, a nie materiał łączący.
Typowa sekwencja przeróbek: nałóż pastę topnikową na miejsce, umieść element zastępczy, przepłucz gorącym powietrzem lub skupionym promieniowaniem IR. Topnik oczyszcza istniejący lut, wspomaga koalescencję, a oryginalny lut na podkładkach tworzy złącze. Nie jest wymagany żaden dodatkowy metal,-zakładając, że istnieje wystarczająca ilość lutu.
Pasta lutownicza pełni zarówno funkcję topnika, jak i metalu do tworzenia połączeń. Jest on wydawany lub-drukowany za pomocą szablonu na gołych podkładkach przed umieszczeniem komponentu. Cykl rozpływu aktywuje topnik, topi cząstki stopu i tworzy wiązania metalurgiczne podczas jednego skoku termicznego.
Rozróżnienie wydaje się oczywiste, zapisane w ten sposób. W praktyce zamieszanie nadal występuje, ponieważ oba produkty podczas ogrzewania mogą tworzyć błyszczące,{1}}mokre powierzchnie. Różnica staje się widoczna dopiero po zbadaniu złącza lub poddaniu go obciążeniom mechanicznym.
Dziwactwa związane z przechowywaniem i obsługą
Pasta lutownicza wymaga przechowywania w lodówce. Nośnik topnika ulega degradacji w temperaturze pokojowej, a cząstki metalu mogą utleniać się lub osadzać. Większość producentów określa przechowywanie w temperaturze 0-10 stopni i 6-miesięczny okres przydatności do spożycia. Przed użyciem należy poczekać, aż pojemnik osiągnie temperaturę pokojową. Zimna pasta po otwarciu wprowadza kondensację, która pogarsza jakość druku.
Okres rozgrzewki- pochłania ludzi. Minimum cztery godziny dla słoika 500 g. Otwórz go wcześniej, a naruszysz cały pojemnik.
Pasta topnikowa jest bardziej wyrozumiała i ogólnie stabilna w temperaturze pokojowej przez 12-24 miesięcy. Niektóre preparaty o wysokiej aktywności mogą wymagać chłodzenia, ale nie jest to uniwersalne.
Żaden produkt nie toleruje zamarzania. Zmiana fazowa zakłóca jednorodną mieszaninę w sposób, którego nie można odzyskać poprzez ponowne-mieszanie.
Kiedy pasta topnikowa ratuje dzień
Usuwanie komponentów. Kropka. To właśnie tutaj pasta topnikowa ma swoje miejsce na każdym stanowisku naprawczym.
Próba usunięcia QFN lub BGA bez odpowiedniego strumienia jest frustracją. Istniejący lut nie będzie odpowiednio zwilżony, element przylega nierównomiernie, a uszkodzenie podkładki staje się prawie nieuniknione. Obfite nałożenie odpowiedniej pasty topnikowej zmienia działanie.
Procesy „wklejania”-w-wklejaniu również korzystają z dodatkowego zastosowania topnika, chociaż ogranicza się to do wyspecjalizowanego obszaru produkcyjnego.
Do poprawek lutowania na fali,-kiedy zajmujesz się mostkowaniem lub niewystarczającym wypełnieniem-połączeń przelotowych-pasta topnikowa nałożona pędzlem lub topnikiem umożliwia czysty przepływ lutu bez zwiększania objętości. Jest już wystarczająco dużo lutowia; potrzebujesz go po prostu, żeby się zachować.
Kiedy działa tylko pasta lutownicza
Nowy zespół elementów-do montażu powierzchniowego. Nie można topnikiem-wkleić się do złącza, w którym brakuje lutu.
Do lutowania-etapowego, w którym sekwencyjne cykle rozpływu wymagają precyzyjnych objętości stopu. Prototyp przebiega przy użyciu sprzętu dozującego. Druk szablonowy dla wielkości produkcji. Preformy są tutaj alternatywą, ale w przypadku standardowego SMT dominuje pasta.
Wybór rozmiaru cząstek ma kluczowe znaczenie w przypadku-drobnej pracy. Próba drukowania pasty typu 3 przez otwór szablonu o średnicy 0,3 mm powoduje nierównomierne osadzanie się i wady mostkowania. Potrzebujesz typu 4 lub lepszego, z odpowiednią reologią topnika.
Niektóre prawdy o reflow, których nikt nie reklamuje
Profil rozpływu pasty lutowniczej-bezołowiowej wymaga większej precyzji niż kiedykolwiek wcześniej ołów cynowy. Okno przetwarzania znacznie się zawęża,-trzeba osiągnąć likwidus, utrzymać go wystarczająco długo, aby zapewnić prawidłowe zwilżenie, ale unikać dłuższego czasu powyżej 250 stopni, w którym przyspiesza wzrost międzymetaliczny, a komponenty osiągają swoje granice termiczne.
Pasta topnikowa stosowana w połączeniu z istniejącym lutem nie podlega identycznym ograniczeniom. Topnik aktywuje się, spełnia swoje zadanie i wypala się. Nie próbujesz stopić rozkładu cząstek; umożliwiasz przepływ-już istniejącego stopu.
Oznacza to, że profile do ponownej obróbki mogą znacznie różnić się od produkcyjnych profili rozpływowych, nawet w tym samym zespole. Masa termiczna jest inna, objętość lutowia jest inna, zmienia się zachowanie strumienia.
Wskaźniki jakości
Dopuszczalne pozostałości pasty topnikowej (dla formuł nie-czystych): minimalne,-nielepkie,-przewodzące. Narażenie na wysoką wilgotność nie powinno powodować widocznych zmian.
Dopuszczalne połączenie pastą lutowniczą: gładka, wklęsła geometria zaokrąglenia, całkowite zwilżenie padu, brak widocznych pustek na promieniu rentgenowskim, odpowiednia grubość międzymetaliczna.
Problematyczne wskaźniki pasty topnikowej: lepkie pozostałości, które przyciągają zanieczyszczenia, białe krystaliczne osady (nieprzereagowane aktywatory), korozja na pobliskich przewodnikach.
Problematyczne wskaźniki pasty lutowniczej: ziarnisty wygląd złącza (zimne połączenie lub niewystarczający rozpływ), kulki lutownicze na powierzchni maski (nadmierna objętość pasty lub problemy z profilem), nagrobki (nierówne siły zwilżania podczas rozpływu).
Pytanie o koszt
Pasta topnikowa: 15–80 USD za kilogram w zależności od receptury i producenta. Używasz stosunkowo małych ilości nawet w środowiskach produkcyjnych.
Pasta lutownicza: $80-400+ za kilogram. Zawartość metalu wpływa na cenę, przy czym SAC305 znajduje się na wyższym poziomie ze względu na srebro. Specjalistyczne stopy do zastosowań-o wysokiej niezawodności mogą przekraczać 600 USD/kg.
Z punktu widzenia zużycia, zużycie pasty topnikowej może wynosić 50-100 gramów miesięcznie przy umiarkowanej operacji przeróbki. Wagi zużycia pasty lutowniczej z wielkością produkcji - ruchliwa linia SMT może spalić kilka kilogramów dziennie.
Ekonomia opowiada się za właściwym wykorzystaniem każdego materiału, zamiast próbować go zastąpić. Używanie drogiej pasty lutowniczej tam, gdzie wystarczyłaby pasta topnikowa, powoduje marnowanie pieniędzy. Używanie pasty topnikowej tam, gdzie wymagany jest dodatek metalu, powoduje stratę czasu i komponentów.
Rozważania dotyczące kompatybilności
Nie wszystkie pasty topnikowe działają ze wszystkimi stopami lutowniczymi. Chemia aktywacji musi zająć się konkretnymi obecnymi gatunkami tlenków. Tlenki-wolne od ołowiu są na ogół bardziej uparte niż tlenki-ołowiu z cyną i wymagają bardziej agresywnych formuł topników.
Mieszanie topników w jednym zespole stwarza ryzyko dla niezawodności. Nie-czysty topnik produkcyjny, po którym następuje-rozpuszczalny w wodzie topnik do przeróbek, pozostawia kombinacje pozostałości, których żaden proces czyszczenia w pełni nie eliminuje.
Najbezpieczniejsze podejście: użyj pasty topnikowej tego samego producenta i tej samej rodziny chemikaliów, co pasta lutownicza. Jeśli w Twojej produkcji używana jest pasta lutownicza Kester R562, do poprawek użyj topników Kester. Kombinacje różnych-producentów mogą działać, ale wymagają sprawdzenia.
Krótkie słowo na temat lepiszczy
Niektórzy operatorzy używają pasty topnikowej jako kleju składowego, wykorzystując jej kleistość do utrzymywania części podczas manipulacji przed ponownym rozlaniem. Działa to chwilowo, ale powoduje problemy,-rozkład pozostałości topnika staje się nieprzewidywalny i możesz zastosować znacznie więcej topnika, niż jest to konieczne do lutowania.
Do tego celu służą specjalne kleje SMT. Zostały opracowane tak, aby utrzymać przyczepność bez zakłócania procesu lutowania. Stosowanie pasty topnikowej jako substytutu to jedno z-wykorzystań w sklepie, które ostatecznie powoduje utratę jakości.
Końcowe uwagi praktyczne
Przed aplikacją zawsze sprawdź, czy chwytasz właściwy materiał. Dwa-drugie spojrzenie na etykietę jest lepsze niż dwu-godzinna sesja przeróbek.
Należy utrzymywać oddzielne urządzenia dozujące pastę topnikową i pastę lutowniczą. Zanieczyszczenie-krzyżowe powoduje niespójne zachowanie, które jest trudne do zdiagnozowania.
Datuj pojemniki w momencie otwarcia. Obydwa materiały ulegają degradacji po wystawieniu na działanie atmosfery, choć w różnym tempie. „W zeszłym miesiącu było dobrze” nie oznacza, że dzisiaj jest dobrze.
W razie wątpliwości przetestuj na złomie przed przystąpieniem do montażu produkcyjnego. Różnice w zachowaniu pasty topnikowej i pasty lutowniczej stają się natychmiast widoczne w powiększeniu po cyklu rozpływu,-jeśli wiesz, czego szukasz.
