K čemu se používá pájecí pasta?

Co vlastně pájecí pasta dělá

Rčenípájecí pastaje "používá se k pájení" je technicky správné, ale nic vám neříká. Po 15 letech v tomto odvětví jsem si všiml, že většina lidí má stále docela{2}}úroveň porozumění tomu, co tyto věci vlastně dělají. Dovolte mi to rozebrat.

Pájecí pasta existuje z jednoho zásadního důvodu-pro vytvoření spojení mezi elektronickými součástkami a PCB. Tato spojení musí dělat dvě věci najednou: vést elektřinu a držet součásti na místě. Chybí vám jedna a máte problém.

Proces linky SMT je přímočarý: natiskněte pájecí pastu na plošky, vyberte-a{1}}nahořete součásti kapek stroje, celá deska projde přetavovací pecí. Když teplota dosáhne přibližně 230 stupňů, kovové částice v pastě se taví, tečou, zvlhčují podložky a vývody a poté ztuhnou do pájených spojů.

Zní to jednoduše. Ale přemýšlejte o tom-základní deska chytrého telefonu má tisíce pájených spojů a každý z nich musí fungovat. Jeden špatný kloub a celé zařízení je mrtvé. Jednou jsme měli šarži, kdy jeden BGA měl špatné smáčení na jediném spoji pod ním. Návratnost vystřelila až ke 3 %. Ten měsíc šel bonus pro všechny.

Na tohle lidé zapomínají.

Vysokorychlostní -výběrové{1}}a{2}}stroje umí namontovat desítky tisíc komponent za hodinu. Po umístění, než deska dopadne na troubu,-co brání všem těm drobným součástkám klouzat? Lepivost pasty.

Nepodceňujte to. Mezi tiskem a přeformátováním mohou uplynout hodiny. Desky jsou přepravovány, manipulováno, někdy dočasně skladováno. Pokud pasta ztratí svou přilnavost příliš rychle, součásti se posunou nebo zcela odpadnou. Průmysl používá k měření „životnost připínáčku“. Různé značky, různé modely-obrovské variace. Musíte to přizpůsobit době cyklu vaší linky.

Pájecí pasta není čistý kovový prášek. Významnou část tvoří tavidlo. Bez tavidla pájení prostě nefunguje.

Měděné polštářky oxidují, když jsou vystaveny vzduchu. Nevidíte vrstvu oxidu, ale zabraňuje správnému smáčení pájky. Tavidlo se při zahřátí aktivuje, reaguje s oxidy, čistí kovový povrch. Snižuje také povrchové napětí roztavené pájky a napomáhá jejímu šíření.

Existuje několik typů: na -kalafunové bázi, ve vodě-rozpustné, -nečisté. Žádné-čisté teď dominuje, protože po pájení přeskočíte krok mytí. Pokud však poté aplikujete konformní nátěr nebo potřebujete, aby deska vypadala nedotčeně, musíte ji stále čistit.

Teplotní profil zpětného toku má čtyři stupně. V každém se pasta chová jinak:

Předehřejte(pokojová teplota do ~150 stupňů): Rozpouštědla se začnou odpařovat. Náběh je příliš rychlý a rozpouštědlo se prudce vyvaří-, takže kuličky pájky jsou všude. Udržujte 1-3 stupně za sekundu.
Namočit(~150 stupňů až 190 stupňů): Flux aktivuje a napadá oxidy na elektrodách a elektrodách. Tato fáze také pomáhá vyrovnat teploty na desce, takže vaše velké komponenty a ty malé nemají výrazně odlišné teploty.
Přeformátovat(vrchol kolem 235-245 stupňů pro bezolovnaté-): Kovové částice se taví a spojují do tekuté pájky, smáčejí a vyplňují mezery mezi podložkami a vývody. Kapalina reaguje se základním kovem za vzniku intermetalické složené vrstvy. Tato část trvá pouze 30-60 sekund - déle a IMC je příliš tlustá, což ve skutečnosti poškozuje spolehlivost.
Chlazení: Pájka tuhne. Obvykle 3-4 stupně za sekundu. Příliš pomalé a získáte hrubozrnnou strukturu, slabší spoje. Příliš rychle a riskujete tepelnou zátěž.

Mnoho lidí předpokládá, že pájecí pasta je pouze pro velké SMT linky. Není pravda.

Prototypování a malé série:

Inženýři vyrábějící vzorky používají jednoduché šablony pro ruční tisk, pak stolní přetavovací pec nebo horkovzdušnou pistoli. Méně efektivní, ale kvalita se může blížit úrovni produkce. Dělal jsem toho hodně, když jsem začínal. Jedna roztřesená ruka a celá deska je zničená.

Přepracovat:

Vadné desky z linky, zákazník vrací-když vyměňujete součástky, potřebujete pájecí pastu. Standardní proces: odstraňte špatnou část, vyčistěte podložky, znovu naneste pastu, vložte novou součást, lokalizované zahřívání.

Přes-díru v přeformátování

Přes-součástky s otvory, které znamenaly pájení vlnou. Nyní více továren vkládá-díly do děr a SMT na stejnou desku a vše provádí přeformátováním společně. Navrhnete speciální otvory ve šabloně, vytisknete extra pastu v místech průchozích-děr, vložíte součásti, přeformátujete. Eliminuje krok pájení vlnou, snižuje náklady.

BGA, CSP, QFN:

Klouby skryté pod čipem. Nelze se jich dotknout žehličkou. Jediný způsob je pájecí pasta plus přetavení. Jak se obaly zmenšují a rozteč se zužuje, požadavky na velikost částic a přesnost tisku stále stoupají.

Stejný materiál, úplně jiné zaměření v závislosti na oboru

Spotřební elektronika

Spotřební elektronikavše je o rychlosti a ceně. Smartphony a tablety se prodávají desítky milionů ročně, linky běží rychle, tisk a procesní okno jsou nejdůležitější. Cena je králem-mezním zlepšením spolehlivosti, která stojí více? Nikdo nekupuje.

Automobilový průmysl

Automobilový průmyslje krok nahoru. ECU v motorovém prostoru může zasáhnout 125 stupňů, někdy 150 stupňů. Přidejte konstantní vibrace. Odolnost vůči vysokým-teplotám a únavě se stávají kritickými. Automobilové konstrukce pro 15letou životnost. Selhání pájeného spoje může způsobit bezpečnostní incidenty. Kontrola kvality v celém dodavatelském řetězci je mnohem přísnější než u spotřebitele.

Lékařský

Lékařskýhraničí s posedlostí spolehlivostí. Selhání pájecího kloubu u kardiostimulátorů, implantovatelných zařízení- přímo ohrožuje životy. Obvykle to znamená 100% testování, sledovatelnost šarží, brutální audity dodavatelů.

Letectví a vojenství

Letectví a vojenstvíje svým vlastním světem. Stále používá tuny olovnaté pájecí pasty (regulační výjimky). Desítky let dlouhodobých-údajů o spolehlivosti cínu-olova. Bezolovnatý-dosahuje pokrok, ale nebyl ve stejné míře ověřen v extrémních prostředích.

Průmyslová a výkonová elektronika

Průmyslová a výkonová elektronikastará se o vysoký proud a odvod tepla. Napájecí zařízení ve střídačích, spoje solárních střídačů-musí vést teplo, nejen elektřinu. Nízká míra neplatnosti je klíčová. Některé aplikace využívají procesy s vysokým-stříbrnou pastou nebo sintrovaným stříbrem.

LED osvětlení

LED osvětlenímá problémy se substrátem. LED diody obvykle jdou na hliníkové nebo keramické substráty. Koeficienty tepelné roztažnosti jsou zcela odlišné od mědi. Pasta potřebuje silnou tepelnou odolnost.

Elektronika je stále menší a výkonnější. Nové výzvy pro pájecí pastu.

Pitch se zmenšuje. Běžná spotřební elektronika již na 0,3 mm nebo méně. Vyžaduje částice typu 5 (15-25μm) nebo typu 6 (5-15μm). Jemnější částice znamenají větší povrchovou plochu oxidu, přísnější požadavky na skladování a manipulaci.

Bezolovnatý-se neustále vyvíjí. Uplynulo téměř dvě desetiletí od doby, kdy se bezolovnatý-směs dostal do hlavního proudu, ale nahrazování ve vysoce spolehlivých aplikacích stále probíhá. Přípravky s nízkým obsahem-stříbra a stříbra-jsou žhavými oblastmi výzkumu-snižují náklady a riziko vousů.

Nízkoteplotní{0}} pasta najde nové využití. Tradičně pro díly citlivé na teplo- (cínové-slitiny bismutu, teplota tání ~138 stupňů). S nástupem flexibilní elektroniky a nositelných zařízení roste poptávka, protože flexibilní substráty nezvládají normální teploty přetavení.

Elektromobily a obnovitelné zdroje vyžadují-vysokopříkonové pájení. Systémy správy baterie, ovladače motorů-vysokoproudé{3}}připojení vyžadují spoje s velkou kapacitou-proudu a tepla-odvodu. Prosazující vývoj vysoce-spolehlivých past a slinovacích materiálů.

Všechny tyto aplikace, ale pájecí pasta není kouzelná. Podmínky musí být správné.

Na výběru záleží.Bezolovnatý-nebo olovnatý, třída velikosti částic, typ tavidla, rozsah viskozity-vyberte si na základě vaší konkrétní aplikace. Špatná volba znamená pokles výnosu, v horším případě sešrotování celých šarží.
Řízení procesů je všechno.Tloušťka šablony a design clony nastaví objem tisku. Tlak a rychlost stírací lišty ovlivňují konzistenci. Každý parametr ve vašem profilu přetavení souvisí s kvalitou pájky. Příliš mnoho pasty, získáte přemostění a šortky. Příliš málo, studené spoje. Příliš vysoká teplota, poškozené součásti. Příliš nízké, špatné smáčení.
Skladování musí být správné.Pájecí pasta má skladovatelnost-v chladničce obvykle 6 měsíců až rok. Po otevření rychle spotřebujte. Rozšířená expozice vzduchu znamená absorpci vlhkosti, oxidaci, změny viskozity. Podrobnosti, jako je doba zahřívání-a způsob míchání ovlivňují výsledky tisku.
Kontrolu nelze přeskočit.SPI po tisku pro potvrzení kvality. AOI nebo X-ray po přetavení ke kontrole spojů. BGA a další skryté spoje? Pouze rentgenové záření může odhalit dutiny a přemostění pod nimi.

Sečteno a podtrženo: Nejzákladnějším úkolem pájecí pasty je elektrické a mechanické spojení mezi součástkami a deskami. Zároveň zvládá i dočasnou fixaci a čištění povrchu. Aplikace sahají od hromadné výroby přes prototypy až po přepracování. Různá průmyslová odvětví se starají o různé aspekty výkonu.

Na konci dne je pájecí pasta to, co umožňuje technologii povrchové montáže. Od telefonů a počítačů, které používáme každý den, až po satelity a lékařské vybavení,-desky plošných spojů uvnitř jsou téměř všechny pájené pájecí pastou. Nenáročné věci, ale naprosto nezbytné pro výrobu elektroniky.