Разновидность флюсов в электронном мире

В этой статье хотелось бы подробнее осветить тему флюсов для пайки, то, как они классифицируются и какое применение можно для них найти. Для начала определимся, что такое флюс, и насколько он необходим при пайке.

Флюс – это вещества (чаще смесь) органического и неорганического происхождения, предназначенные для удаления окислителей при пайке, снижения поверхностного натяжения, улучшения растекания жидкого припоя и защиты от действия окружающей среды. Другими словами, флюс нужен для упрощения расплавления припоя, или для залуживания поверхности металла, в электронике используется сплав меди.

Флюсы делятся на пять классификаций: по допустимому температурному интервалу, по растворению, по активатору определяющего действия, по механизму действия и по агрегатному состоянию.

1. По температурному интервалу делятся на те, что подходят для температур до 450 °С, и высокотемпературные – свыше 450 °С. Низкотемпературные — к ним относится канифольные, кислотные и галогенидные, гидразивные и фторборатные, анилиновые и стеариновые. Высокотемпературные – это галогенидные и боридно-углексилые соединения.
2. По растворению различаются по двум категориям — водные и неводные.
3. По активатору определяющего действия флюсы отличаются разнообразием.
4. По механизму действия флюсы подразделяются на защитные, химического действия, электрохимического действия и реактивные.
5. По агрегатному состоянию различаются на три типа: твёрдые, жидкие и пастообразные.

Флюсы, которые используются в электронике, соответствуют следующим требованиям: низкие ток утечки и подверженность коррозии.

Простейшие по составу флюсы делают из канифоли, или ее раствора в спирте, к примеру, в этаноле либо в других спиртах или бензиновой смеси. Не менее часто используют кислотные флюсы – разнообразные кислоты или их соли, но такие флюсы требуют промывки после пайки, чтобы не образовывалась коррозия.

Отмывку печатных плат также требует и глицерин, чтобы избежать скорого окисления. Единственное, что можно не смывать, это канифоль или ее растворы, так как та после застывания образует дополнительный защитный слой.

Активные флюсы

Создаются на основе соляной кислоты. При их помощи спаивают железные изделия. Паяльная кислота взаимодействует с веществом за счет реакций цинка при обработке поверхностей материалов. Активный флюс отличается повышенной химической активностью, снимает оксидные пленки с поверхности деталей, реагирует на сам металл. Благодаря использованию активных составов происходит надежное соединение металлов. Повышенная электропроводность дает возможность соединять крупные провода или изделия. Данный флюс не применяется в радиотехнике, т.к. остатки химического состава трудно удаляются с плат, они быстро разъедают соединения.

Бескислотные флюсы

Эти флюсы изготавливаются на основе глицерина, этилового спирта, а также скипидара, и также называются неактивными. Канифоль применяется при температурах до 150°C, растворяет тонкие слои поверхности меди, свинца или олова, производя качественную очистку. В основном применяются для пайки поверхностей с отсутствием разъединения материалов. Используется при работах с мелкими деталями, электросхемами или платами радиодеталей.

Активированные флюсы

Производятся на основе солянокислого анилина или салициловой кислоты. Применяются при пайке всех видов соединений, которые не требуют предварительной зачистки и при соединении материалов, которые подвержены механическим воздействиям.

Антикоррозийные флюсы

Цель антикоррозийных флюсов заключается в очистке места пайки от коррозийных отложений, защите от окислов для дальнейшей эксплуатации детали. Основной компонент – ортофосфорная кислота, которая используется при изготовлении антикоррозийных пропиток. Главное отличие от кислотных составов в том, что флюс не разрушает сам металл, но зачищает его для предотвращения коррозии, при помощи химической реакции при температурных воздействиях.

Защитные флюсы

Предназначение состоит в защите материалов от дальнейшего окисления, за счёт обработки предварительно очищенных деталей. Их отличие — отсутствие химического воздействия, потому что активность вещества невысока. Для изготовления этого типа флюсов применяются вазелин, воск, оливковое масло, другие маслянистые вещества. В основном применяется для пайки микросхем и bga деталей.

Альтернативные виды припоев используются для различных целей при спайке. Бура, смешанная с канифолью, используется для пайки медных трубок, не нуждается в предварительной зачистке изделия, температура плавления начинается от 70 градусов, а в процессе не выделяются вредные вещества.

Жидкие припои на основе золота, вазелина, салициловой кислоты используются при спайке радиаторов и одножильных проводов, в результате получается чистый и аккуратный шов.

Что такое канифоль и для чего она нужна

#S[2033]#

Канифоль можно найти в шкафу у каждого радиолюбителя или домашнего мастера. Используется это вещество в процессе низкотемпературной пайки различных металлов. Его название слышал каждый, но происхождение, свойства и особенности применения для многих остаются загадкой.

Основной компонент канифоли

Канифоль представляет собой очищенную смолу хвойных деревьев. На территории СНГ чаще всего встречается именно сосновая канифоль, но технология производства не ограничивается этим деревом. Иногда на рынке попадаются кедровые, еловые и пихтовые марки.

Получение методом выпаривания

В необработанном виде сок хвойных деревьев перенасыщен влагой, скипидаром и различными примесями. Смола нагревается до температуры воды и постепенно превращается в те самые хрупкие кристаллы. В отдельных ситуациях такой полуфабрикат подвергается дополнительной химической очистке.

Получение методом экстракции

Иногда вытягивать смолы из древесины нерационально. В этом случае канифоль получают напрямую из древесины. Для этого измельченный материал подвергают воздействию химических растворителей с различными свойствами.

Получение путем перегонки талого масла

В процессе изготовления целлюлозно-бумажной продукции остается множество лишних отходов, в том числе и талое масло. С целью максимальной рационализации производства его дополнительно используют для извлечения смол в процессе обработки хвойных пород. 

#P[34358,35382,35383]#

Растворимость канифоли

Готовая канифоль отлично растворяется в большинстве химически активных растворителей. В этот список входят бензин, эфир, ацетон, спирты. При этом на воду твердая канифоль никак не реагирует. 

Температура плавления

Канифоль отлично подходит для пайки за счет низкой температуры плавления. Точное значение конкретной марки зависит от источника и способа ее получения, но усредненные цифры указывают на диапазон 50-70 градусов. Показатель может быть и больше, но он не превышает температуру плавления любого припоя. 

Основная цель применения

Большинство проводников подвержены окислению, а на их поверхности быстро откладываются жировые частицы. Это сильно затрудняет процесс пайки и ухудшает качество соединения. Являясь химически активным кислотным веществом, канифоль при нагревании очищает поверхность от оксидной пленки и инородных веществ.

Процесс пайки

Процедура начинается с прогрева паяльника до рабочей температуры. На жало берем небольшое количество используемого припоя и опускаем его в канифоль. Дожидаемся пока канифоль немного покроет жало, но не допускаем его пережигания. В заключение как можно быстрее производим процедуру пайки, прижимая паяльник к нужному элементу, так как канифоль быстро испаряется.

Использование в других сферах

Канифоль отлично справляется с ролью флюса, но также используется и для решения других задач. Она придает нужные свойства лакокрасочным покрытиям и часто встречается в некоторых сплавах пластмассы. Также вещество отлично подходит для обработки струн музыкальных инструментов, смычков и балетной обуви.

Способы хранения и поставки компонента

Наиболее широкое распространение в качестве флюса получили твердые гранулы канифоли. Помимо них существуют спиртовые растворы и гели. Первые очень удобно наносить на открытые поверхности кисточкой, а вторые хорошо задерживаются в закрытых труднодоступных местах.

Недостаток канифоли

Из-за своей слабой химической активности флюс на основе смол больше подходит для работы с простыми металлами: медь, сталь, свинец. При пайке нержавейки и алюминия из-за моментального образования стойкой оксидной пленкой приходится использовать более кислотные и активные флюсы.

Канифоль

против волнового флюса без канифоли?

Исследования Специально разработанные медно-оловянные сплавы для селективной пайки Реактивность неочищенного флюса, захваченного под компонентами с нижними выводами Проблемы выбора подходящего материала TIM2 для ЦП Возможность сборки паяльной пасты с низким содержанием серебра Инструменты для контроля паяльной пасты для поддержки промышленности 4.0 и масштабирования корпусов Жидкие термоматериалы для крупносерийного производства Новый метод балансировки линии Сокращение NSOP для пакетов QFN RFIC ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ Последние новости отрасли 4 школы стремятся помочь Intel, SkyWater Staff New Fabs Производство в Китае сокращается Источники сообщают, что поставки iPhone Foxconn в ноябре могут упасть на 30% Мнение: Android-ификация автомобилей Этот утренний ритуал сделает вас успешным ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ НОВОСТИ ОТРАСЛИ Эта статья посвящена различиям в сопротивлении поверхностной изоляции (SIR) между флюсами, содержащими и не содержащими канифоль флюсами. Технология материалов СКАЧАТЬ Авторы: Адам Мерлинг и Рон Ласки, доктор философии. Indium Corporation Клинтон, Нью-Йорк, США Резюме Есть ли преимущества в использовании флюсов для пайки волной припоя, содержащих канифоль, по сравнению с флюсами, не содержащими канифоли? Флюсы на основе канифоли являются одними из первых типов флюсов, использовавшихся в первые годы электронной промышленности. В их основе материал, полученный из сосны и других растений, прежде всего хвойных. Флюсы на основе канифоли не вызывают коррозии при комнатной температуре, гигроскопичны и обычно отверждаются при комнатной температуре, захватывая потенциально вызывающие коррозию активаторы. Для сравнения, флюсы без канифоли, особенно водопромывные, содержат агрессивные кислоты, которые необходимо удалять после процесса пайки волной припоя. Если узлы не очистить, остатки могут вызвать коррозию и рост дендритов. Производитель может выбрать флюс, содержащий или не содержащий канифоль, в зависимости от используемого растворителя, соотношения флюса и растворителя, текущего процесса очистки и т.д. Выбор делается в результате множества факторов, которые играют роль при пайке волной припоя, таких как термический профиль, тип флюса, его применение, тип припоя, время предварительного нагрева, температура и время контакта волны. В этой серии экспериментов независимой переменной был тип потока. Вышеупомянутые переменные варьировались в разработанном формате эксперимента. Для оценки качества полученных сборок был использован текущий тест IPC на сопротивление поверхностной изоляции (SIR). Были собраны данные для определения надежности трех содержащих канифоль и трех не содержащих канифоль волновых потоков. Кроме того, были сделаны микрофотографии типичных полученных паяных соединений, чтобы наблюдать качество изготовления и эстетические свойства паяных соединений. Выводы Как органические флюсы, так и не требующие очистки флюсы на основе канифоли прошли тест SIR, что затруднило определение тенденции. Вот почему данные были дополнительно разбиты и представлены на Рисунке 16. Такое представление данных позволяет легче увидеть явное несоответствие между флюсами, содержащими канифоль, и их органическими аналогами. Log10 общего среднего значения для флюсов на основе канифоли составил 11,76 Ом, в то время как органические флюсы были стабильны при 90,33 Ом. Флюсы на основе канифоли более чем на 2 порядка превышают SIR по сравнению с органическими флюсами. Наличие более высокого удельного сопротивления означает, что материал будет более устойчивым к росту дендритов и другим дефектам. Однако важно помнить, что органические потоки превышали минимум log10 R = 8 Ом и соответствовали стандарту J-STD-004B. Пять из 6 средних значений шаблона вниз были ниже, чем средние значения шаблона вверх, чего и следовало ожидать. Интригует тот факт, что SIR Flux A оказался лучше, чем у других 5, что требует будущих исследований и экспериментов, чтобы прийти к выводу. Первоначально опубликовано в материалах ССПМ Комментарии На сегодняшний день комментариев не поступало. Обсуждение на доске Большие апертуры трафарета и паста типа 4 Что такое определение IPC для необычно жесткого? Влажность компонентов Вопрос? Причины газовых пузырей Как проверить чистоту после доработки и перед повторным покрытием? Сборка плат с BGA на обеих сторонах Упадок металлизированного отверстия? Печи с 5 и 8 зонами ЕЩЕ РАЗГОВОР НА СОВЕТЕ Спросите экспертов Электростатический разряд и увлажнение Пузырьки конформного покрытия Проверка чистоты Пробоины и поврежденные соединения Открытый дефект меди Плотина и наполнитель в сравнении с защитным покрытием Вопрос о частоте дефектов PPM для перевернутых пакетов Что вызывает вращение компонента во время оплавления? БОЛЬШЕ СПРОСИТЕ У ЭКСПЕРТОВ

Понимание пайки Часть 7: Канифольный флюс

Многие популярные продукты питания и сети ресторанов повышают интерес к своей продукции, рекламируя «секретный» ингредиент. Однако они не единственные, кто полагается на секрет; пайка электронных компонентов на печатной плате также зависит от скрытого ингредиента. Совместная работа с припоем — это вещество, о котором многие не знают, которое называется флюсом, но без него мы не смогли бы надежно спаять ни одну деталь.

Припой представляет собой комбинацию металлических сплавов, которые после плавления сплавляют штырек компонента с металлической площадкой или отверстием на печатной плате для создания электропроводящего соединения. Флюс облегчает этот процесс пайки, очищая металлические поверхности перед их расплавлением. Различные типы флюса различаются по основным материалам, используемым для его создания, при этом канифоль является одним из наиболее распространенных вариантов, используемых при сборке печатных плат. Об этом секретном ингредиенте есть что рассказать; давайте рассмотрим использование канифольного флюса при сборке печатных плат.

Что такое Канифольный флюс?

Когда металл подвергается воздействию воздуха, на незащищенных поверхностях могут образовываться оксиды. В случае с электроникой эти оксиды могут препятствовать образованию хорошего паяного соединения во время сборки печатной платы. Чтобы облегчить процесс пайки, флюс используется для химической очистки металлических поверхностей путем удаления оксидов, а также любых других примесей. Флюс также способствует смачиванию припоя, что определяет, насколько хорошо расплавленный припой будет течь на соединяемые поверхности.

Флюсы для пайки электроники делятся на три категории: канифоль, водорастворимые (или органические кислоты) и не требующие очистки. Водорастворимые флюсы, изготовленные из органических материалов, отличных от канифоли, чрезвычайно активны при пайке. Это очень эффективно для подготовки поверхностей к пайке, но вскоре после этого требуется тщательная очистка и осмотр, чтобы предотвратить загрязнение флюсом или повреждение платы, если их не удалить своевременно. Флюс Noclean не требует очистки из-за своей низкой активности, но в результате он также не так эффективен при подготовке поверхностей к пайке.

Основной материал канифольного флюса состоит в основном из канифоли, извлеченной из сока сосновых деревьев. Он также содержит различные виды кислот в качестве активаторов, которые способствуют смачиванию расплавленного припоя за счет удаления оксидов из металла. По уровню активности эти кислоты подразделяются на три категории канифольного флюса:

• R (канифоль): Это самая мягкая форма канифольного флюса, которая содержит наименьшее количество активаторов и предназначена только для чистого металла. поверхности. Благодаря низкому уровню активности этот канифольный флюс не оставляет вредных остатков во время пайки.
• RMA (мягко активированная канифоль): Эта категория содержит более высокий уровень активаторов, достаточный для очистки контактных площадок и отверстий печатных плат, а также контактов компонентов во время пайки. Этот флюс оставит некоторый осадок, который обычно не является проблемой.
• RA (активированная канифоль): Этот канифольный флюс содержит самые высокие уровни активаторов для очистки, а также оставляет наибольшее количество остатков после пайки.

Помимо канифоли и активаторов, флюс также будет содержать другие растворители и добавки, облегчающие пайку и защищающие металл от коррозии. Теперь рассмотрим, как используется канифольный флюс в процессе пайки.

Использование флюса во время пайки

Канифольный флюс можно использовать для автоматизированной сборки печатных плат в зависимости от требований к печатной плате. При пайке волной припоя флюс обычно распыляется на печатную плату до того, как он пройдет над расплавленной волной припоя. В печатных платах, которые обрабатываются в печи для оплавления припоя, используется паяльная паста, состоящая из крошечных частиц припоя и липкого флюса, которые удерживают компоненты на месте до оплавления.

Канифольный флюс часто используется при ручной пайке, его можно найти в сердечнике намотанной паяльной проволоки. Припой с сердечником из канифоли помогает пользователю, гарантируя, что флюс распределяется в одинаковых количествах для применения припоя. Однако, если требуется больше флюса для больших площадей, жидкость или пасту можно нанести с помощью кисти, ватного тампона или специального аппликатора флюса. Канифольный флюс также можно найти в имеющихся в продаже ручках-дозаторах для дополнительного удобства.

После завершения пайки вы можете обнаружить остатки канифольного флюса на печатной плате, особенно если вы использовали флюс с более высоким содержанием активаторов. Небольшие остатки канифольного флюса часто остаются на плате после пайки, если только их удаление не требуется по эстетическим соображениям. Остаток, оставленный более активной канифолью или органическими водорастворимыми флюсами, может быть более агрессивным и должен быть удален. Обычно для этого используется деионизированная вода (ДИ). Помните, что нельзя злоупотреблять флюсом во время пайки, иначе у вас будет больше остатков, которые нужно очистить, чем ожидалось. Далее мы рассмотрим несколько передовых методов пайки, чтобы обеспечить желаемые результаты.

DFM для печатных плат HDI

Загрузить сейчас

Советы по достижению наилучших результатов при пайке

Вышеприведенное обсуждение канифольного флюса предназначено для того, чтобы помочь вам создать наилучшие возможные паяные соединения при пайке проводов или компонентов вашей схемы. доска. Вот некоторые дополнительные основные советы по пайке, которые следует помнить:

• Прежде чем приступить к пайке, убедитесь, что поверхности, подлежащие пайке, максимально чистые, чтобы флюс не переполнялся.
• Установите паяльник достаточно высоко, чтобы полностью нагреть используемый тип припоя.
• Добавьте дополнительный флюс на провода, которые необходимо залужить, или на другие большие участки платы, подлежащие пайке.
• Наконечником паяльника одновременно доведите до температуры две соединяемые поверхности, обычно контакт компонента и контактную площадку или отверстие печатной платы.