Какие бывают бессвинцовые припои. Температура плавления бессвинцового припоя
Бессвинцовый припой: характеристики, температура плавления, состав
К разряду бессвинцовых припоев относятся те материалы, которые не имеют в своем составе свинца. Изначально использование подобной технологии было предпринято в экологических целях, так как этот металл относится к вредным для окружающей среды и здоровья человека. Стоит отметить, что марки, в которых нет только свинца, но при этом содержится ртуть и кадмий, не относятся к бессвинцовым. Самым простым примером является оловянный припой без свинца, в котором содержится только чистое олово. Благодаря этому он получает повышенную смачиваемость и у него повышается электропроводность. Чтобы бороться с некоторыми недостатками, которыми обладает бессвинцовый припой из чистого олова, к нему добавляют такие элементы, как золото, серебро, медь и прочее. Это помогает сделать состав более твердым, не используя при этом свинец. При этом возрастает температура плавления, что ограничивает спектр применения подобных материалов.
Бессвинцовый припой
Этот относительно новая разновидность, разработки которой ведутся. Ведь пока не удалось найти альтернативу, которая бы полностью заменила стандартные виды припоев и превзошла их по всем параметрам. Пока количество недостатков, в практическом плане, превышает количество преимуществ, но главной целью здесь является безвредность. К примеру, для пищевой промышленности, где идет непосредственный контакт с человеком. Здесь уровень безопасности стоит выше качества соединения. Припой без свинца производится по ГОСТ 21931-76. Одними из самых популярных разновидностей являются те, в которых дополнительно содержится серебро.
Преимущества
- Безопасность использования, а также отсутствие токсических элементов;
- Высокая электропроводность;
- В чисто оловянных сплавах наблюдается хорошее смачивание;
- Широкий выбор вариантов марок;
- Сплавы с медью имеют высокую температурную стойкость.
Недостатки
- У сплавов олова с другими металлами понижается смачиваемость, в сравнение со свинцовыми;
- Нет возможности использовать в электронике, несмотря на высокую электропроводность, так как во время термоциклирования здесь образуется рост «усов» и появляется интерметаллическая поверхность, на которой потом возникают трещины;
- Температура плавления бессвинцового припоя является относительно высокой, как для пайки, что не позволяет использовать его для тонких металлов и чувствительных к термообработке.
Разновидности
С содержанием меди. Эта разновидность была создана для того, чтобы спаивать печатные платы. Это осуществляется волной припоя. Но он имеет более низкие механические качества в наплавленном состоянии, если сравнивать с другими разновидностями. Также не всегда требуется столь высокая температура плавления.
Бессвинцовый припой с содержанием меди
С содержанием серебра. Припой оловянный бессвинцовый является одной из самых популярных разновидностей. Они обладают высокими качествами спаивания, а также хорошими механическими характеристиками в наплавленном состоянии. Температура плавления их достигает более 220 градусов Цельсия. Это один из немногих вариантов, надежность которого может конкурировать со свинцовыми припоями.
Бессвинцовый припой с содержанием серебра
Многосоставный сплав меди, серебра и олова. Трехкомпонентный состав применяется долгое время, так как он был изобретен еще до появления серебряных припоев. У него более низкая температура плавления. Большую часто состава занимает олово, которое достигает более 90%. Здесь наблюдается хорошее свойство спаивания, а также повышенная крепость соединения. Исходя из экономических соображений, он является наиболее выгодным.
Висмут, серебро и олово. В нем наиболее низкая температура плавления, что улучшает способности к спаиванию, но понижает температурный предел эксплуатации. Спаивание у него наиболее высокое среди бессвинцовых разновидностей, тогда как смачиваетесь не всегда себя хорошо проявляет.
Химический состав
Выделяется несколько примеров содержание элементов в сплаве относительно металла, который используется как добавка, хотя в каждой марке оно может быть свое.
Сплав | Основной элемент (олово), % | Добавочные элемент,% |
| Оловянно-индиевый | 52 | Индий — 48 |
| Оловянно-цинковый | 91 | Цинк — 9 |
| Оловянно-медно-серебряный | 97 | Медь – 0,7 Серебро – 2,3 |
| Оловянно-медный | 99,3 | Медь — 0,7 |
Технические характеристики популярных марок
Тип припоя | Фирма производитель | Состав сплава, % | Максимальная температура плавления, градусы Цельсия | Особенности применения |
Indalloy 227 | Arconium Specialty Alloy | 77,2 — олово; 20 – индий; 2,8 – серебро. | 187 | Для бессвинцовых покрытий и печатных плат. |
Alloy H | Alpha Metals | 84,5- олово ; 7,5 – висмут; 5 – медь; 2 – серебро. | 212 | Во время пайки волной требуется повышенная температура, чтобы расплавить состав (около 260 градусов Цельсия). Несовместим со свинцом и индием. |
AT&T | 81 – олово; 19 – цинк. | 178 | Применяется только для тех покрытий, которые не имеют в своем составе свинца. | |
| Используется для пайки контактных площадок в печатных платах, а также для выводов в микросхемах | ||||
Castin | AIM Products U.S. Deptartament of Energy | 96,2 – олово; 2,5 – серебро; 0,8 – медь; 0,5 – Сурьма. | 215 | Во время пайки волной требуется повышенная температура, чтобы расплавить состав. |
Tin-Silver -Copper | AIM Products U.S. Deptartament of Energy | 93,6 – олово; 4,7 – серебро; 1,7 – медь. | 217 | Для обработки нужно использовать температуру выше 260 градусов Цельсия. |
Особенности выбора
Выбор подходящей марки зависит от состава бессвинцового припоя.
«Важно!
Если нет подходящего варианта, то иногда применяют в качестве заменителя отечественную марку ПСР 45, которая содержит всего 0,5% свинца.»
В большинстве случаев олово занимают основное место в составе, так что его характеристики больше всего влияют на общие свойства. Чем его больше, тем мягче будет проходить спаивание, но будет ниже крепость соединения. Также у него ниже температура плавления. Материал в итоге получается очень мягким.
Повышение количества меди в составе увеличивает температуру плавления и твердость. Ее зачастую немного, но даже нескольких процентов вполне достаточно, чтобы изменить характеристики состава. Серебро также повышает температуру плавления и крепость, но делает это более мягко. Его наличие в составе позволяет повысить качество шва без особых негативных моментов, но он же влияет и на стоимость марки. Следует обратить внимание, что существуют также добавочные материалы, как висмут, сурьма и прочие. Они предназначаются для особых случаев спаивания, которые требуются в производстве и не всегда нужны в частной сфере. Как правило, они имеют более высокую стоимость.
Особенности пайки
У многих может возникнуть вопрос, как паять бессвинцовым припоем. Здесь нет больших отличий от стандартной процедуры. Требуется подготовить поверхность металла, расплавить припой и нанести его на спаиваемую часть. Затем нужно дать остыть и проверить качество соединения. Особенностью является температура пайки бессвинцовым припоем, так как она ниже и соответственно, подогрев должен производиться в другом режиме.
Популярные фирмы производители
Данная продукция производится следующими компаниями:
- Castolin;
- Chemet;
- Asahi;
- KingBo;
- MasterTool.
svarkaipayka.ru
температура плавления и преимущества использования
Во многих государствах все большее внимание уделяется вопросам экологической безопасности материалов. Накопилась научно подтвержденная информация о вреде свинца и его соединений.
В связи с этим популярность набирает бессвинцовый припой, имеющий хорошие эксплуатационные свойства. Он менее вреден для организма человека.
Общие требования
Количество композиций металлов, не включающих свинец, постоянно увеличивается. Благодаря многолетнему применению на практике, известность получили несколько основных составов. Для многих из них характерно явление эвтектики.
Оно заключается в том, что температура плавления сплава с тщательно подобранным соотношением металлических компонентов ниже, чем у любой другой смеси выбранных металлов. Эвтектические качества бессвинцового припоя позволяют снижать температуру нагрева рабочей зоны, экономить количество потребляемой электроэнергии.
Существуют общее требования к припоям без свинца – отсутствие лишних примесей. Посторонние металлы негативно влияют на качества шва:
- если в сплавах в небольших количествах находится никель, то шов может иметь полости;
- примеси алюминия приведут к получению тусклого и зернистого соединения;
- железо значительно увеличивает вероятность образования окалины;
- медь в избыточном количестве склонна увеличивать смачиваемость;
- сурьма может вызвать образование шва, хрупкого при невысоких показателях температуры.
Важно применять припои, сделанные авторитетными производителями. На предприятиях, профессионально занимающихся получением бессвинцовых припойных сплавов, много внимания уделяется контролю чистоты всех компонентов. Качеству такой продукции можно доверять.
Олово, серебро, медь
Припои из олова и меди применяют давно. Смесь относится к эвтектическим, при этом имеет температуру плавления большую, чем другие припои, не содержащие свинца.
Припойная композиция из олова и серебра имеет отличные эксплуатационные качества. Пайка с ней проводится легко, шов получается прочным и долговечным.
Температура плавления эвтектического композита с серебром равна строго 221 °С. Узкий температурный диапазон плавления – характерная особенность всех бессвинцовых эвтектических смесей.
Припой их трех компонентов: олова, серебра и меди стал применяться гораздо раньше, чем олово-серебряный материал. Он имеет меньший показатель температуры плавления, равный 217 °С.
Некоторые зарубежные производственные компании выпускают бессвинцовый трехкомпонентный композит с соотношением металлов, несколько отличающимся от привычного.
Вследствие этого, температура плавления таких эвтектических смесей может быть иной. Подробная информация о составе обязательно указывается производителем в сопроводительных документах.
Сплавы с висмутом
Лучшей спаиваемостью обладает припой из олова, серебра и небольших количеств висмута. Иногда вместо висмута добавляют германий. Бессвинцовый сплав имеет низкую температуру плавления, которая укладывается в интервал от 200 до 210 ℃.
Значение может изменяться в зависимости от соотношения металлов. Добавки улучшают смачивание деталей расплавом, способствуют образованию качественных швов.
Очень близка температура плавления смеси олова, цинка и висмута к аналогичному показателю свинцовых припоев. Достоинством бессвинцового сплава является отсутствие токсичного компонента.
Однако цинк, как активный металл провоцирует появление многих проблем. Припойная паста подлежит быстрому использованию, при хранении она изменяется.
Паять таким бессвинцовым средством нужно с применением флюсов, в атмосфере инертных газов. Иначе велика вероятность окисления, излишнего зашлаковывания шва.
Какие применять флюсы
В качестве флюсов при проведении бессвинцовой пайки преимущественно применяют композиции в водном растворе, не содержащие летучих органических веществ (VOC).
Они не склонны к воспламенению, обладают активностью в большом диапазоне температур. Составы и пасты на их основе можно хранить в замороженном состоянии сколь угодно долго.
Флюс для бессвинцовой пайки долго не теряет необходимых свойств, обладает хорошим поверхностным натяжением, улучшает текучесть расплавленной массы.
Направления использования
Возможности пайки бессвинцовыми припоями велики. Они включают проведение спаивания волной или в специальных печах.
Можно использовать обычный паяльник. Выбор технологии определяется объектом, условиями эксплуатации спаянного изделия, спецификой производства.
При работе на предприятиях оборонного назначения рекомендуются высококачественные смеси из олова, серебра, меди, к которым при необходимости добавляют сурьму.
Присутствие сурьмы ухудшает экологическую безопасность сплава. Это очень токсичный элемент, смеси с которым применяются только в случае острой необходимости.
Для работы с профессиональной техникой в промышленности, системах связи также пригодны припои из олова, серебра, меди или только оловянно-серебряные составы эвтектического характера.
Для офисного оборудования, аудио- и видеотехники рекомендованы также составы на основе олова, серебра с добавками меди или сурьмы или без таковых. Припои, содержащие висмут, из соображений экономии денежных средств применяются значительно реже.
Влияние на здоровье
Ограниченные возможности применения бессвинцовых припоев в радиоэлектронике, их не очень хорошая смачиваемость и необычная температура плавления вызывают недовольство у многих паяльщиков.
Безопасность оловянных сплавов они ставят под сомнение. Мнение некоторых практиков сводится к тому, что неудобств много, а вред для человека все равно имеет место быть.
Олово, входящее в бессвинцовые припои, обладает токсичностью в случае, если частички попадают в легкие. Олово кипит при температуре 2600°. Это очень высокий показатель, который в процессе пайки, конечно, не достигается. Следовательно, выделение паров олова при спаивании деталей не происходит.
Свинец и все его соединения проявляют сильно выраженное токсическое действие на организм, накапливается в тканях, повреждает почки, кровеносную систему. Особенно он опасен для детей, нарушая развитие нервной системы.
Сам по себе металл не представляет опасности. Олово разрешено к применению в пищевой промышленности. Следовательно, мнение о токсичности бессвинцовых припоев не оправдано.
Пайка с бессвинцовым припоем обычно проводится по известной схеме. Поверхность деталей следует хорошо почистить, расплавить выбранный припой, распределить его на спаиваемой зоне.
Особое внимание нужно обратить на температуру нагрева. Припои без свинца плавятся при меньшей температуре. После охлаждения нужно проверить качество полученного соединения.
svaring.com
Бессвинцовый припой
Бессвинцовый припой – говоря простым языком, это категория материалов, в химическом составе которых отсутствует свинец. Изначально, материалы, входящие в данную категорию, создавались из экологических соображений. Это связано со структурой свинца, дело в том, что этот металл очень тяжелый, он негативно влияет на окружающую среду и может навредить здоровью человеческого организма.
Материалы, в составе которых отсутствует свинец, но имеются другие вредные вещества, например, такие как ртуть и кадмий, также относятся к категории бессвинцовых. Можно привести самый простой пример – обычный оловянный припой. В его составе не имеется никаких химических элементов кроме чистого олова. Из-за этой особенности он повышает свои свойства электропроводности, а также становится более подвержен к влиянию влаги и воды.
Для борьбы с некоторыми явными недостатками, вместе с припоем из чистого олова дополнительно используют золото, серебро медь и т.д. Данные химические элементы позволяют компенсировать отсутствие свинца в составе расходного материала. В частности, они значительно повышают прочность материала, не делая его вредным для окружающей среды и человеческого организма. Однако из-за присутствия дополнительных элементов, температура плавления вещества значительно повышается, что значительного ограничивает спектр использования материала.
Бессвинцовый припой является относительно новым веществом. На сегодняшний день не удается создать альтернативный материал, который полностью смог бы повторить свойства расходного материала со свинцом в составе. Общее количество имеющихся минусов пока значительно превышает плюсы применения материала данного вида. Однако один плюс, который выражается в безопасности для окружающей среды и человека позволяет выигрывать данному материалу у классического свинцового припоя. В данном случае безопасности использования отдается большее предпочтение, нежели прочности созданного соединения. Производство бессвинцового припоя выполняется в строгом соответствии с государственными стандартами. Наиболее востребованным видом материала является припой с дополнительным химическим элементом – серебром.
Достоинства и недостатки
Каждый материал вне зависимости от его основного назначения, обладает рядом плюсов и минусов. Припой без содержания свинца в составе не является исключением. Его популярность использования обусловлена следующими преимуществами:
- высокий уровень безопасности для экологии и человеческого организма;
- отсутствие в химическом составе вредных, токсичных веществ;
- повышенная степень электропроводности;
- материал, особенно тот, который состоит их чистого олова, обладает повышенным уровнем смачиваемости;
- большой ассортимент моделей припоев от разных производителей;
- модели, имеющие в составе медь в качестве дополнительного элемента, достаточно стойки к влиянию высокой температуры.
Минусы:
- если проводить параллели со свинцовыми сплавами, соединения олова с различными дополнительными элементами значительно понижает уровень смачиваемости, относительно свинцовых моделей припоев;
- бессвинцовый припой, несмотря на достаточно хорошую способность к проводимости электрического тока, нельзя использовать в технике, из-за проявляющегося недостатка, в виде роста так называемых «усов», которые подвержены возникновению разного рода трещин;
- из-за повышенной отметки точки температурного плавления, данный вид материала нельзя использовать при пайке тонкого или чувствительного к высоким температурам металла, так как это негативно повлияет на физические свойства и целостность материала.
Классификация
- Припои для пайки без содержания свинца делятся на несколько основных типов, можно рассмотреть наиболее часто используемые.
- В качестве дополнительного элемента используется медь. Припой данного вида был создан для пайки печатных плат. Это выполняется с помощью волны припоя. Однако, если проводить параллели с другими версиями бессвинцового припоя, данная обладает пониженным свойством прочности. Также этот тип требует плавления при высокой температуре, что не всегда требуется.
- В качестве дополнительного элемента используется серебро. Данный вид оловянного припоя, где свинец в химическом составе заменяется серебром, является наиболее часто используемым относительно всех других видов. Эта модификация отлично поддается пайке. В наплавленном состоянии он обладает хорошим свойством прочности и другими механическими характеристиками. Вещество начинает плавиться при достижении отметки в двести двадцать градусов по Цельсию. Данная модификация бессвинцового припоя в некоторых случаях способно посоревноваться в характеристиках с классическим свинцовым расходным материалом.
- Оловянный припой с двумя дополнительными химическими элементами в составе в виде серебра и меди. Данную версию бессвинцового припоя стали использовать самой первой. Она обладает невысокой отметкой температурного плавления. Значительный процент, который принимает значения в девяносто, в составе занимается оловом. Соединения, созданные с применения данного подвида бессвинцового припоя, обладают достаточно высокими механическими свойствами. Данный тип, если сравнивать с двумя вышеописанными, является наиболее лучшим вариантом с экономической точки зрения.
- В качестве дополнительных элементов используются висмут и серебро. Этот тип, относительно всех вышеописанных, обладает самой низкой температурной отметкой плавления. Это свойство значительно сужает спектр применения данного материала. Из всех видов бессвинцовых припоев, этот лучше всего поддается спаиванию.
Химический состав и физические характеристики бессвинцовых припоев популярных производителей
Производством бессвинцового припоя занимается достаточно большое число разнообразных производителей. Стоит поподробнее рассмотреть химический состав и физические свойства наиболее популярных брендов.
Indalloy 227 – основным назначением данной модели припоя является пайка бессвинцовых материалов и печатных плат. Вещество начинает плавиться при достижении температурной отметки в 187 градусов по Цельсию. Состав выглядит следующим образом (значения в процентах):
- Sn – 77.2;
- In – 20;
- Ar – 2.8.
Alloy H – использования данного припоя в процессе пайки, требует применять метод «волны». Данное вещество категорически нельзя применять для пайки с содержанием свинца и висмута. Оно подвергается плавлению при достижении температурной отметки в 212 градусов по Цельсию. Химический состав выглядит так:
- Sn – 84.5;
- Bi – 7.5;
- Cu – 5;
- Ar – 2.
TinZinc Indium – данную модель припоя можно использовать только для материалом, в химическом составе которых отсутствует свинец. Она начинает подвергаться плавлению при достижении температурно отметки в 178 градусов по Цельсию. Химический состав:
Castin – при спаивании чего-либо данным припоем требуется использование повышенных температур. Материал начинает плавиться при достижении температурной отметки в 215 градусов по Цельсию. В химический состав припоя входят следующие вещества:
- Sn – 96.2;
- Ar – 2.5;
- Cu – 0.8
- Sb – 0.5.
Tin Silver-Copper – при совершении пайки с помощью данного припоя требуется использовать температуру равную значению 260 градусов по Цельсию и выше. Вещество подвергается плавлению при достижении отметки в 217 градусов по Цельсию. Химический состав включает в себя три химических элемента и выглядит следующим образом:
- Sn – 93.6;
- Ar – 4.7;
- Cu – 1.7.
Как выбрать?
Выбирать ту или иную модель бессвинцового припоя следует исходя из его химического состава. Чаще всего в химическом составе бессвинцового припоя преобладает олово, в связи с этим характеристики данного металла в большей степени, нежели чем свойства других передаются расходному материалу. Соответственно это влияет на мягкость итогового результата соединения – она достаточно высокая. Помимо этого у него значительно снижается значение температурной точки, при достижении которой материал начинает подвергаться плавлению.
Важно знать: в том случае, если в ассортименте магазина вам не удалось найти нужную модель бессвиноцового припоя, то в качестве заменителя можно использовать отечественный продукт ПСР 45, стоит отметить, что в его составе присутствует незначительная доля свинца, которая равна примерно половине одного процента от общего состава.
Чем больше меди содержится в составе бессвинцового припоя, тем выше его температура плавления, а, следовательно, и твердость. Всего лишь пары процентов от общего состава достаточно для того, чтобы кардинально изменить характеристики материала.
Серебро придает припою точно такие же свойства, как и медь, однако делает это в более мягком режиме. В связи с эти бессвинцовый припой с содержанием серебра продается по несколько большей цене, нежели медные варианты. Расходные материалы с содержанием редких материалов, таких как висмут и сурьма, предназначаются для сложных частных случаев и используются достаточно редко. Их цена самая высокая относительно всех других версий бессвинцого припоя.
Многие люди могут задаться вопросом: «Как выполняется пайка с использование припоя без свинца в качестве расходного материала. Стоит сказать, что процедура практически ничем не отличается от пайки с использованием классического припоя с содержанием свинца.
Предварительно нужно провести очистку рабочей поверхности и полностью высушить ее. Для этого без проблем можно использовать практически любой растворитель. Далее нужно расплавить припой на рабочую зону пайки. После чего ему необходимо самостоятельно остыть при комнатной температуре. Следующим шагом будет являться проверка получившегося соединения на прочность и качество. Основной отличительной особенностью использования бессвинцового припоя в отличие от классического, является использование особого режима подогрева.
svarkagid.com
БЕССВИНЦОВЫЙ ПРИПОЙ ТЕМПЕРАТУРА ПЛАВЛЕНИЯ - Бессвинцовый припой
Одной из ключевых проблем использования высокотемпературных припоев, представленных в таблицах 1 и 2 при пайке волной, является повышение риска пробоя конденсаторов. При пайке волной следует поддерживать температуру в диапазоне 230…245°С, что на 45…65°С выше температуры плавления оловянно-свин-цового припоя. Бессвинцовый припой с температурой плавления 220°С потребует при пайке волной температуры 265…280°С. Это увеличивает разницу температур между предварительным нагревом и пайкой волной и, соответственно, повышает риск повреждения конденсаторов. Так, например, сплавы на основе индия весьма дороги, их нерационально использовать для пайки волной, когда необходимо загружать в ванну большое количество припоя. Этот тип припоя используется в промышленности наряду с серебросодержащим. Преимущество такого типа заключается в более низкой температуре расплавления (217°С). Соотношение компонентов в таком припое является по сей день предметом постоянных дискуссий.
У многих может возникнуть вопрос, как паять бессвинцовым припоем. Требуется подготовить поверхность металла, расплавить припой и нанести его на спаиваемую часть. Затем нужно дать остыть и проверить качество соединения. Особенностью является температура пайки бессвинцовым припоем, так как она ниже и соответственно, подогрев должен производиться в другом режиме. На границе соприкосновения расплавленного припоя и твёрдого металла происходят различные физико-химические процессы. Припой смачивает металл, растекается по нему и заполняет зазоры между соединяемыми деталями. С использованием водосмываемых паст отсутствие смачивания проявляется достаточно редко благодаря тому, что активность их флюса весьма высока.
Так припой Sn96,5Ag3,5 успешно применяется при сборке специальной аппаратуры. Тесты показали, что данный припой имеет более высокие показатели надёжности по сравнению с аналогичными свинцовыми припоями. И, как раз, очередное противоречие заключается в том, что совместимость с требованиями RoHS, так же как и знак «Pb-free» не означают, что элемент необходимо паять обязательно бессвинцовым припоем. Ведь в процессе пайки необходимо предотвратить термодиструкцию электронных компонентов. И эта неприятность может возникнуть потому, что большинство из «Pb-free» припоев имеют повышенную температуру плавления, которая несовместима с максимальной температурой пайки выбранных компонентов. Значительная тенденция такого типа припоев образовывать припойные перемычки по сравнению с другими бессвинцовыми припоями может быть уменьшена добавлением других примесей. Недостатком этого типа является высокая температура расплавления и худшие механические свойства по сравнению с другими бессвинцовыми припоями. Чтобы данный припой был пригоден для пайки волной, в него вводят небольшой процент сурьмы (0,5%). Чтобы бороться с некоторыми недостатками, которыми обладает бессвинцовый припой из чистого олова, к нему добавляют такие элементы, как золото, серебро, медь и прочее.
В процессе пайки необходимо следить за состоянием жала паяльной станции во избежание его окисления. Если применяется «Pb-free» припой, следует более тщательно очищать его и, постоянно держать его полностью покрытым припоем. Свинец идеально подходил в качестве припоя. Можно сказать, что вся электроника была разработана вокруг точки плавления и физических свойств свинца. Большую часто состава занимает олово, которое достигает более 90%. Здесь наблюдается хорошее свойство спаивания, а также повышенная крепость соединения. Рабочая поверхность жала в заводских условиях покрывается оловом.
Можно использовать обычный паяльник. В домашних условиях удобно использовать два паяльника. При этом долговечность жала значительно снизится. В таком режиме долговечность традиционных паяльных жал резко снижается.
3. Погрешности оборудования, конечно, есть. Температура на плате от показаний подогревателя отличается градусов на 100. В какую сторону, думаю понятно. Для фена погрешность по паспорту 10%. Для 400 это 40 градусов. При 300 по показаниям фена плавится свинцовый припой. Эвтектический припой – это сплав металлов в такой пропорции, при которой существует только одна точка плавления.
У многих может возникнуть вопрос, как паять бессвинцовым припоем.
При этом нагретый воздух подается только в зону выводов микросхемы. Двухвыводные SMD компоненты (резисторы, конденсаторы и диоды) обычно выпаивают с помощью термопинцетов или специально изготовленных насадок на жала паяльника. В домашних условиях удобно использовать два паяльника. В кристаллическую канифоль помещают небольшое количество припоя. Под слоем канифоли залуживают расплавленным припоем жало паяльника. До полного нагрева жала его частично покрывают канифолью.
Тут прогресс уже какой-то есть, если недолго подержать фен над SMD-мелочью, то припой под ней через короткое время плавится. Чип же сидит как влитой. Т.е. такой метод условно годен для выпайки мелких микросхем с ножками.
Попытка побороть бессвинцовый припой
В начальной стадии пайки расплавленный припой покрывает всю площадку. Ni/Au при наличии на нем окислов никеля или загрязнений. Наиболее близкий по своим свойствам припой Sn95,5/Ag3,8/Cu0,7 сегодня используется для пайки оплавлением при поверхностном монтаже. Недостаток Sn/Cu-припоев – высокая температура плавления (227°C для эвтектики) и низкая прочность. Самый дешевый заменитель – это припой Sn99,3/Cu0,7, который рекомендован для пайки волной припоя. Свинец — пластичный материал, не ломается и поэтому с ним легко работать. Когда свинец сочетается с оловом в правильной пропорции (63% олова и 37% свинца), сплав имеет низкую температуру плавления – 183 градуса Цельсия, что является еще одним его преимуществом.
Припой, не содержащий свинца, для надежных соединений. Он обеспечивает лучшие прочностные характеристики паяных соединений. Этот припой, в основном, применяется при производстве специальной аппаратуры. Тело жала выполнено из электролитической меди, внешний слой – хром, затем следует слой никеля, слой железа. Это помогает сделать состав более твердым, не используя при этом свинец.
138°С. Висмут используется в паяльных сплавах для достижения низких температур плавления, но висмутсодержащие сплавы обычно имеют плохие характеристики смачивания. Каждый припой обладает уникальным сочетанием свойств. Он применяется для пайки оплавлением при поверхностном монтаже элементов. При пайке токоведущих частей необходимо учитывать удельную проводимость припоя. Лучше использовать специальные жала со стальным напылением или с покрытием из хрома и никеля.
Во время пайки волной требуется повышенная температура, чтобы расплавить состав. Несовместим со свинцом и индием.
Вводимый в припойную пасту флюс играет ту же роль, что и при пайке компактным припоем. Подробные сведения о результатах испытаний различных моющих жидкостей при бессвинцовой пайке и точная информация приводится на сайтах производителей. Накопленный опыт свидетельствует, что при более высокой температуре сложнее удалять остатки флюса из паяного соединения. Пайку такими припоями рекомендуется вести в среде защитного газа. Припои на основе цинка обладают низкой коррозийной стойкостью. Добавление сурьмы (0,5%Sb) позволило приспособить этот тип припоя для пайки волной.
Читайте также:
membeduet.ru
Припои для бессвинцовой пайки.
Решение экологических проблем при утилизации электронной аппаратуры потребовало изъятия из обращения припоев, содержащих свинец.
Основным недостатком бессвинцовых припоев является большая температура плавления (по сравнению с припоем ПОС-61) и плохая смачиваемость. Поэтому ответственную аппаратуры паяют припоем олово-свинец, а бессвинцовыми - бытовую РЭА.
Самые дешевые заменители ПОС – сплавы на основе олова и меди,
Sn99,3 Cu0,7 – toплавления 227о используется для пайки волной припоя. Обладает плохой смачиваемостью, низкой прочностью и высокой toплавления.
Лучшими свойствами обладают сплавы на основе олова и серебра
Sn96,5Ag3,5 – toплавления 221о применяется в Японии более 15лет,
Sn95,5Ag3,8 Cu0,7 - toплавления 217о признан наилучшим сплавом для замены ПОС в массовом производстве.
Sn93,5Ag3,5 Bi3 toплавления 206о-213о в применении ограничен из-за содержания дорогостоящего висмута
Применяются припои с содержанием цинка. Стоимость меньше, чем у серебросодержащих, но соединение не высокого качества.
Sn89Zn8Bi3 – toплавления 189-199о
Для низкотемпературной пайки до 200о используют припои на основе олова, висмута, индия. Имеют высокую стоимость, но не обеспечивают достаточной надежности паек. Применяются для пайки элементов чувствительных к перегреву.
Sn 42Bi58 - toплавления 135-140о
Sn48 In52 - toплавления 115-120о
Флюсы.
Предназначены для применения в технологическом процессе пайки и горячего лужения в качества вспомогательного материала.
К флюсам предъявляются следующие требования:
1. Температура плавления флюса должна быть на 50о – 100О ниже температуры плавления припоя.
2. В процессе пайки флюс должен защищать спаиваемые металлы и припой от окисления.
3. Повышать смачиваемость и жидкотекучесть припоев.
4. Не должны вызывать коррозию и не должны вступать в химическую реакцию с соединяемыми металлами.
5. должен обеспечивать безопасность во время пайки (быть взрывобезопасным, не выделять удушливых и токсичных газов).
6. Флюс должен быть экономичным. Учитывается не только стоимость флюса, но и затраты на промывку.
При маркировке флюсов используется следующее обозначение:
Ф – флюс, К – канифоль, Сп – спирт этиловый, Гл – глицерин, С – салициловая кислота, Фс- ортофосфорная кислота, Ц – хлористый цинк.
По применению и по интенсивности воздействия флюсов на спаиваемые поверхности их делят на четыре вида:
1. Бескислотные ( неактивные) флюсы. Изготавливаются на основе канифоли с добавлением спирта, глицерина, этилацетата (ФКСп, ФКЭт).С места пайки удаляется органическими растворителями ( спиртом или спирто-бензиновой смесью). Применяются для пайки РЭА. Могут использоваться в качестве консерванта печатных плат.
2. Антикоррозийные флюсы. Изготовлены на основе органических кислот с добавлением глицерина или на основе смол. Остатки этих флюсов не вызывают коррозии. Применяются в случаях, когда затруднена или не возможна промывка пайки.
3. Активированные флюсы. Изготовлены на основе канифоли с активными добавками (не более 5%).В качестве активатора наиболее часто используется салициловая кислота. С места пайки удаляется спиртом или спирто-бензиновой смесью. Применение таких флюсов не требует предварительной зачистки поверхности от тонких слоев оксидов и небольших загрязнений.
ФКТ с добавлением тетрабромида, ФКТС – салициловой кислоты.
В настоящее время широко используют водорастворимые флюсы, не содержащие смолу.
ФТС на основе этилового спирта с добавлением триэтаноламина и салициловой кислоты
4.Активные (кислотные) флюсы. Изготовлены на основе соляной кислоты и хлористых металлов. Хорошо и быстро удаляют оксиды со спаиваемых поверхностей, за счет чего повышается сцепление припоя с металлами, и получается механически прочное соединение. Остатки флюса вызывают интенсивную коррозию, поэтому поверхность после пайки необходимо тщательно промыть (водой). Применяются для пайки корпусов, стоек, шасси и других конструкций.
ФЦА – хлористый цинк и хлористый аммоний+вода. При монтаже разъемов, печатных плат и других элементов РЭА применение кислотных флюсов категорически запрещено.
Контактолы.
Представляют собой синтетические смолы с токопроводящим наполнителем, в качестве которого используют мелкий порошок никеля, серебра, палладия и др. По сравнению с припоями имеют высокую прочность, эластичность, коррозионную стойкость. Недостаток – удельное сопротивление контактолов в 5-100 раз выше, чем у припоев. Выбор марки зависит от цели применения и требований, предъявляемых к соединению. Контактолы применяют в качестве токопроводящих клеев, красок, эмалей и покрытий для защиты приборов от влияния внешних электромагнитных полей. Основное назначение - получение электрического контакта между металлами и полупроводниками, создание электродов и токопроводящих цепей на диэлектриках. Обозначение К – 7 серебросодержащий, КП – с палладием, КН – с никелем. Цифра обозначает № разработки.
Паяльные пасты.
Паяльная паста – это однородная смесь мелкогранулированного припоя и флюса-связки. Свойства паяльной пасты зависят от процентного содержания металлической составляющей, типа сплава, размеров частиц припоя и типа флюса.
К паяльным пастам предъявляются следующие требования:
1. не должно происходить разбрызгивания припоя в процессе пайки.
2. хорошая смачиваемость, способность к капиллярному подъему и растеканию;
3. остатки флюса в составе паяльной пасты должны легко отмываться после пайки;
4. минимальное расслоение пасты за счет высокой плотности припоя;
5. хорошая формоустойчивость порций пасты, нанесенных на плату;
6. хорошая клейкость для фиксации элементов на плате;
7. стабильность свойств пасты в течение определенного времени.
Состав паяльных паст.
1. Припой.В соответствии со стандартом частицы припоя классифицируют в зависимости от размеров:
Тип 2- диаметр частицы 75-45 мкм
Тип3 – 45-25 мкм
Тип4 – 38-20 мкм
Тип 5 – 25-15 мкм
В настоящее время в производстве электроники используют несколько основных типов припоя:
1.1 Традиционные сплавы – это оловянно-свинцовые эвтектические припои или близкие к ним. Для поверхностного монтажа применяют пасты на основе сплава Sn62/Pb36/Ag2.
1.2 Специальные сплавы для предотвращения эффекта «надгробного камня».
Сплав 63S4 получается путем смешивания частиц припоя разных размеров (тип 3 и 5) и разных сплавов Sn62 и Sn63.
1.3 Бессвинцовые сплавы. Изготавливаются на основе изученных ранее бессвинцовых припоев.
Флюс – связка.
В составе паяльной пасты выполняет две основные функции:
- обеспечивает удаление оксидов с соединяемых поверхностей при нагреве
- удерживает компоненты в процессе установки и пайки за счет образования вязкой массы в сочетании с порошкообразным припоем.
Для паяльных паст используют следующие типы флюсов:
а) флюсы, изготовленные на основе натуральной канифоли с высокой степенью очистки;
б) полимеризующиеся флюсы, не требующие отмывки после пайки;
в) синтетические флюсы на основе синтетических смол.
Решение об отмывке принимают в каждом конкретном случае технологи и разработчики РЭА с учетом конструктивных особенностей плат и условиями эксплуатации РЭА.
3. Тиксотропные вещества – это воск, касторовое масло.(тиксотропность – способность сохранять форму) Определяют вязкость и растекаемость пасты, а также отделяемость шаблона при снятии.
4. Растворители (многоатомные спирты с высокой температурой кипения). Определяют время жизни пасты после нанесения на плату
Время храненияпаяльных паст до 6 месяцев при температуре 5-10 градусов.
Используют паяльныепасты при температуре 20-30 градусов.
infopedia.su
Личный Блог: Бессвинцовые припои
Особенности припоев без свинца
Ликвидируем безграмотность в таком вопросе, как бессвинцовые припои.
Припои, в составе которых присутствует свинец, называют свинцовыми или свинцовосодержащими. Стоит отметить тот факт, что соединения свинца вредны для здоровья. В том числе и по этому, в последнее время всё активнее применяются так называемые бессвинцовые припои.
В Европе и США с недавних времён, а точнее с июля 2006 года директивой RoHS принят запрет на использование свинец-содержащих припоев в производстве электроники. Под раздачу также попали такие химические элементы, как кадмий, ртуть, шестивалентный хром и некоторые другие. Их содержание в электронных компонентах строго нормировано.Наверняка Вы уже наблюдали вот такой логотип на корпусе своего ноутбука или другого электронного устройства (см.фото). Он обозначает, что устройство собрано с применением бессвинцовой технологии.
 |
| Эмблема RoHS на корпусе нетбука |
Не считайте, что применение бессвинцовых технологий чем-то улучшает потребительские качества электроники. Возможно это и так. Японцы, например, давно занимаются разработкой и внедрением бессвинцовых технологий в производство и, естественно, добились в этом успехов.
Но для тех производителей, которые впервые столкнулись с ограничениями на применение свинца, возникает вопрос переоснащения производства и, как следствие, это удорожает электронную продукцию.
Стоит отметить тот факт, что бессвинцовая технология пайки требует применения соответствующих радиоэлектронных компонентов, адаптированных для пайки припоями без свинца. По сравнению с обычными свинцовыми припоями, припои без свинца имеют пониженные характеристики по смачиваемости и текучести, требуют соблюдения дополнительных технологических мер при пайке, так как возникает необходимость в выдержке узкой границы термопрофиля.
Известно, что оптимальной температурой при пайке свинец-содержащими припоями считается температура 180 – 2300C. Температура плавления большинства бессвинцовых припоев лежит в интервале 200 – 2500C. Есть и такие, температура плавления которых ниже 1800С.
Припои, не содержащие свинца, дороже обычного свинцово-оловянного. Также вызывает много споров качество пайки бессвинцовыми припоями.
Итак, перейдём ближе к теории.
Для замены свинца в бессвинцовых припоях применяются такие металлы, как медь, серебро, висмут,индий, цинк и даже золото.
В изготовлении электроники хорошо зарекомендовал себя трёхкомпонентный сплав олова, серебра и меди (SnAgCu). Процентное соотношение металлов в сплаве может быть разным – до сих пор нет строгого мнения по этому вопросу. Несмотря на это, большую часть в сплаве занимает олово (95-97%). Температура расплавления данного сплава составляет 217-2210C. Чтобы данный припой был пригоден для пайки волной, в него вводят небольшой процент сурьмы (0,5%).Применяется припой SnAgCu с добавлением сурьмы (Sb) в изготовлении особо ответственных узлов в оборонной технике и автономных устройствах.
| Сплав | Температура плавления, 0C |
| Sn96,5/Ag3/Cu0,5 | 221 |
| Sn95,5/Ag3,8/Cu0,7 | 217 |
| Sn96,7/Ag2/Cu0,8/Sb0,5 | 216 - 222 |
Хорошими качествами обладают припои, в которых роль свинца выполняет серебро (SnAg).
| Сплав | Температура плавления, 0C |
| Sn96,5/Ag3,5 | 221 |
| Sn98/Ag2 | 221 - 226 |
Наличие в сплаве серебра улучшает механические свойства пайки. Тестами доказано, что припои на основе серебра делают пайку более прочной, чем аналогичные свинцовосодержащие припои. Рекомендованы серебросодержащие припои для применения в профессиональной промышленной технике и системах связи.
В припое Sn42Bi58 вместо олова используется висмут (его содержание в сплаве 58%). Висмут придаёт этому припою легкоплавкость (температура плавления 133-1400C), но ухудшает смачиваемость.Припои с содержанием висмута (Bi), индия (In), цинка (Zn), серебра (Ag).
| Сплав | Температура плавления, 0C |
| Sn93,5/Ag3,5/Bi3 | 206 - 213 |
| Sn90,5/Ag2/Bi7,5 | 207 - 212 |
| Sn89/Bi3/Zn8 | 189 - 199 |
| Sn70/Bi20/In10 | 143 - 193 |
| Bi67/In33 | 107 - 112 |
Припои с содержанием висмута и индия обладают высокой стоимостью. На поставки этих металлов есть ограничения. Также их не рекомендуют применять в приборах с высокой температурой эксплуатации.
Высокотемпературные припои на основе сурьмы (Sb) и золота (Au).
| Сплав | Температура плавления, 0C |
| Sn95/Sb5 | 232 - 240 |
| Sn20/Au80 (Золотой припой) | 280 |
Припои с содержанием цинка заслужили нелучшую славу. Причина в том, что цинк придаёт сплаву повышенную химическую активность. В связи с этим, припои на основе цинка требуют использования активных флюсов, а это требует обязательной отмывки после пайки. Припойные пасты с содержанием цинка нельзя долго хранить. Пайку такими припоями рекомендуется вести в среде защитного газа. Припои на основе цинка обладают низкой коррозийной стойкостью.
Наиболее удачным для замены оловянно-свинцового припоя Sn63Pb37 является близкий по свойствам припой Sn95,5Ag3,8Cu0,7. Он применяется для пайки оплавлением при поверхностном монтаже элементов.Двухкомпонентный припой Sn99,3Cu0,7 имеет низкую прочность пайки и довольно высокую температуру расплавления в 2270C. По сравнению с оловянно-медными припоями лучшими качествами (как по смачиваемости, так и по прочности) обладают серебросодержащие припои. Так припой Sn96,5Ag3,5 успешно применяется при сборке специальной аппаратуры. Тесты показали, что данный припой имеет более высокие показатели надёжности по сравнению с аналогичными свинцовыми припоями.
Как видим, есть припои, в которых свинец отсутствует вовсе, и его нет даже в небольшом процентном отношении. Но так ли плох свинец на самом деле?
Свинец, как в виде сплава, так и в чистом виде известен человечеству давно. Использовался для изготовления даже водопровода в Древнем Риме! Да, именно так, хотя соединения свинца опасны для здоровья и он имеет свойство накапливаться в организме.
Свинец довольно дёшев и обладает свойствами, которые придают припою необходимые характеристики. В связи с этим, с помощью свинца и заменяют олово в припое. Свинец устойчив к действию серной кислоты, применяется для опрессовки кабеля. Без свинца не могло бы быть такого важного направления как ядерная энергетика.
Чистым оловом также можно производить пайку, но чистое олово довольно дорого, обладает высокой температурой плавления (231,90C) и таким нежелательным, но удивительным свойством, как “оловянная чума”.
Самое забавное, что принимаются попытки замены свинца на другие компоненты в таких сферах как производство оружия. Ни для кого не секрет, что пули изготавливают, в том числе, и из свинца. Так что, возможно, в скором времени можно будет сказать, что для уничтожения себе подобных используются боеприпасы безопасные для экологии и здоровья .moiblogna.blogspot.com
Свинцовосодержащие и бессвинцовые припои » Портал инженера
Почти все бессвинцовые припои имеют меньшую смачиваемость (текучесть), чем эвтектические оловянно-свинцовые, и потому первые из них хуже заполняют необходимую площадь. Для улучшения текучести требуются специальные составы флюсов. Усталостные характеристики бессвинцовых припоев также недостаточно хороши. Среди термических, механических, усталостных и других свойств припоев одним из самых важных является температура плавления.
 |
При использовании низкотемпературных припоев необходим специальный флюс, поскольку стандартный флюс при низких температурах малоактивен. Еще одним ограничением, связанным с низкотемпературными припоями, является уменьшение их смачивающих свойств, вызванное пониженной текучестью при субэвтектических температурах.
Флюсы для пайки аппаратуры делятся на две группы: неактивированные — на основе канифоли и полиэфирных смол, и активированные. Канифоль состоит из смеси нескольких слабых органических кислот, основная из которых — абиетиновая, растворяющая оксиды меди, но не воздействующая на чистую медь. Вместе с тем абиетинаты меди не являются коррозионными продуктами. Канифоль и полиэфирные смолы, попадая в диэлектрик печатной платы, не снижают его сопротивление изоляции.
Неактивированные флюсы широко применяются для пайки изделий ответственного назначения и в качестве консервирующих покрытий, сохраняющих паяемость печатных плат в условиях длительного складского хранения.
В активированных флюсах, как это следует из названия, присутствуют активаторы — вещества, повышающие флюсующую активность. Среди них — амины, слабые органические кислоты и другие. Активаторы, как правило, содержат ионы галогенов или активные остатки, снижающие сопротивление изоляции диэлектриков. Поэтому активированные флюсы и их остатки следует тщательно отмывать. Их рекомендуется применять при высокопроизводительной механизированной пайке, пайке плохо смачиваемых металлов (например, никеля). К этой группе относятся также водорастворимые флюсы, не содержащие канифоли.
 |
Для низкотемпературных применений определенное признание получили припои, содержащие индий. Высокотемпературные припои несовместимы с широко распространенными материалами для изготовления печатных плат, такими как FR-4. Помимо этого, более высокие температуры при повторной пайке могут увеличить риск повреждения платы.
 |
В настоящий момент не существует бессвинцовых припоев, полностью заменяющих свинцовосодержащие, хотя некоторые производители описывают свои припои как «почти идентичные»
Лучшими свойствами обладают сплавы Sn/Ag, у них более высокая смачиваемость и прочность по сравнению с Sn/Cu. Эвтектический сплав Sn96,5/Ag3,5 с температурой плавления 221°C при испытаниях на термоциклирование показал более высокую надежность по сравнению с Sn/Pb. Припой Sn96,5/Ag3,5 многие годы успешно применяется в специальной аппаратуре.
Источник: https://texvedkom.org
Обсудить на форумеingeneryi.info
