Технологии

Паяльные пасты Union Soltek

Автор: Андрей Максимов
Компоненты и Технологии 2012/8

В наши дни невозможно представить себе электронную промышленность без технологий поверхностного монтажа. Появившись в 60-х годах XX века, SMT–технологии и по сей день находятся в постоянном развитии, реализуя заложенные при их появлении цели — миниатюризация изделий, технологичность процесса сборки, повышение качества электрических соединений.

И одним из основных факторов в развитии этой технологии является соответствие применяемых паяльных современным требованиям. Роль паяльных паст здесь трудно переоценить. По общемировой статистике, 60 – 80% дефектов паяных соединений при SMT-монтаже возникают по причинам, связанным с паяльными пастами, как непосредственно с самими пастами, так и с нарушениями технологии их подготовки, нанесения, хранения. Качество паяных соединений зависит от множества характеристик применяемых паст: от реологических показателей — нанесение пасты на контактные площадки, способность удерживать установленные компоненты вплоть до окончания процесса оплавления, от чистоты и стабильности состава — прочность и надежность соединения, от химических свойств флюса — паяемость при использовании различных финишных покрытий контактных площадок печатных плат и выводов элементов.

Естественно, широкое распространение технологий поверхностного монтажа повлекло за собой то, что многий компании вносят в свой вклад в её развитие. Это касается как оборудования, так и материалов. В отрасли работает достаточно большое количество компаний-производителей паяльных паст из Европы, Америки, Юго-Восточной Азии. Каждая из них имеет свои ноу-хау и технологические секреты. Особенно это касается состава флюсов.

Нашим основным партнером в области материалов для поверхностного монтажа (а также для масочных покрытий при производстве печатных плат, но это уже другая тема) является тайваньская компания Union Soltek Group. Критериев для выбора этой компании в качестве партнера было несколько: ассортимент выпускаемых материалов практически полностью удовлетворяет потребности наши и наших клиентов, достаточно высокий технический уровень, хорошее качество и стабильность продукции.

Штаб-квартира компании, а также производство флюсов и некоторых моделей паяльных паст находятся на Тайване, производство наиболее массовой продукции — в мировой «электротехнической мастерской» – в промзоне Шеньжень провинции Гуандун, Китай. Необходимо отметить, что все исходные материалы поступают на завод в Китае из Тайваня, и там выполняется только дозирование компонентов, смешивание, регулирование вязкости, контроль качества и упаковка.

В ассортименте паст Union Soltek есть практически все виды паст, требуемы в современных условиях:

- безотмывные свинцовосодержащие

- водоотмывные свинцовосодержащие

- безотмывные бессвинцовые

- водоотмывные бессвинцовые

- низкотемпературные

Все выпускаемые модели паяльных паст являются негалогеносодержащими (тестирование в соответствии с IPC-TM-650).

Исходя из российских реалий, основными используемыми пастами являются пасты первых двух типов. В силу особенностей действующего российского законодательства бессвинцовые технологии пока не находят столь же широкого применения в отечественной электронике, как традиционные, с применением свинца. Элементная же база, устанавливаемая на одну плату, зачастую бывает как выполнена в соответствии с директивой RoHS, так и по традиционной технологии. Поэтому покрытие контактных площадок печатной платы должно быть пригодно для монтажа обоих типов элементов и, что не менее важно, паяльная паста должна обеспечивать возможность получения качественного паяного соединения между контактами элементов обоих типов и по возможности всех распространенных типов покрытий контактных площадок печатных плат.

И с этой задачей все модели паяльных паст Union Soltek справляются блестяще. В нашей практике мы сталкивались с различными проблемами — пайка просроченных элементов, монтаж плат с окисленными контактами или с покрытием недостаточно высокого качества. Так, общеизвестна «капризность» такого распространенного покрытия, как иммерсионное золото. И иногда случается, что многие паяльные пасты не могут обеспечить достаточное растекание пасты по контактной площадке при оплавлении. И здесь паяльные пасты Union Soltek становятся «палочкой-выручалочкой».

Одной из двух необходимых условий получения качественной паяльной пасты является стабильность химического состава, формы и размеров частиц и припойного порошка. Основные композиции по физическому и химическому составу припоя в свинцовосодержащих пастах Union Soltek приведены в таблице ниже:

1. Размер частиц

Показатель

G4

G4(A)

G5

Свыше 45 мкм

0,8%

0,6%

0,0%

45~38 мкм

65,9%

61,6%

0,2%

38~25 мкм

32,5%

35,8%

83,5%

25~20 мкм

0,8%

2,0%

13,7%

Менее 20 мкм

0,0%

0,0%

2,6%

2. Форма

Показатель

G4

G4A

G5

Форма

Сферическая

Сферическая

Сферическая

3. Композиция

Показатель

G4

G4A

G5

Sn

63,100%

61,900%

63,100%

Pb

баланс

Баланс

баланс

Ag

0,001%

2,000%

0,010%

Sb

0,020%

0,020%

0,020%

Cu

0,002%

0,002%

0,002%

Bi

<0,010%

<0,010%

<0,010%

Zn

<0,001%

<0,001%

<0,001%

Fe

0,001%

<0,001%

<0,001%

Al

<0,001%

<0,001%

<0,001%

As

<0,010%

<0,010%

<0,010%

Cd

<0,001%

<0,001%

<0,001%

 

Пасты с припоем G4 и G4A пригодны для монтажа компонентов с шагом не менее 0,4мм, для монтажа более мелких элементов используются пасты на основе припоя G5. 

Благодаря высокой чистоте и стабильности распределения частиц припоя по размеру удается практически полностью исключить появление многих дефектов паяных соединений, например такого неприятного явления, как образование микросфер в паяном соединении.

Паяльные пасты с флюсом типа SM являются безотмывными, после пайки остатки флюса не способствуют коррозии и другим процессам, вызывающим ухудшение электронных характеристик изделия в течение жизненного цикла изделия. В случае, когда всё-таки требуется произвести удаление остатков флюса, это можно реализовать при помощи специальных отмывочных составов в ультразвуковых установках. 

Для ответственных изделий, где требуется полное удаление остатков флюса после пайки, применяются пасты с флюсом типа WS. Остатки флюса смываются теплой водой в течение 72 часов после оплавления. Если по каким-то причинам отмывка не была произведена в течение этого времени, то остатки флюса удаляются тем же способом, что и в случае с безотмывными пастами серии SM – при помощи специальных отмывочных составов в ультразвуковых установках. 

Помимо свинцовосодержащих паст, компания Union Soltek имеет в своем модельном ряду бессвинцовые пасты на основе припоя Sn/Ag/Cu для сборки изделий в соответствии с директивой RoHS, а также пасты на основе припоя Sn/Bi для задач, где требуется оплавление при более низких температурах. Эти пасты также являются негалогеносодержащими. То есть их можно назвать действительно “environment friendly”. 

В целом потребительские характеристики паст Union Sotek можно свести к следующему: 

- соответствуют международным стандартам по содержанию галогенов и другим параметрам, влияющим на электронные характеристики формируемых соединений.

- оптимальное содержание флюса.

- высокая смачиваемость во время процесса оплавления, обеспечивает качественное удаление оксидных пленок с поверхностей паяемых металлов.

- высокая надежность образуемых паяных соединений.

- практически не вызывают образование шариков припоя вблизи контактных площадок (Degree 2 в соответствии с JIS-Z-3284).

- применяются для компонентов с малым шагом выводов (0,5мм/20mil или 0,4мм/16mil).

- не способствуют образованию перемычек между выводами компонентов после пайки за счет резкого осаждения.

- применяются при продолжительных процессах трафаретной печати — изменения характеристик при длительном нанесении пасты минимально.

- длительный срок хранения при минимальном изменении вязкости.

В заключение хотелось бы отметить немаловажный фактор, без которого невозможно получить качественный продукт. Как и в любом высокотехнологичном производстве (а SMT-технологии можно отнести к ним), необходимо достаточно строго соблюдать технологические требования и применять материалы в соответствии с требованиями изготовителя и руководствуясь собственным опытом.

Это относится к условиям хранения паст. Они должны храниться при температуре 5~10°С. В этом случае заметных изменений свойств в течение всего гарантийного срока хранения не происходит. Эти же температурные режимы должны по возможности соблюдаться и при транспортировке. Пасты Union Soltek отгружаются в термостатичной упаковке, которая позволяет смягчить влияние негативных условий, иногда возникающих при транспортировке. В нашей стране, к сожалению, это не такое уж редкое явление, груз может день-другой «зависнуть» на таможне, на складе транспортной компании и т.д.

Также есть правило не класть использованную пасту обратно в контейнер для предотвращения смешивания и загрязнения свежей пасты. Для хранения до следующего использования необходимо использовать отдельный контейнер.

Правильная подготовка пасты к нанесению. После извлечения из холодильника паста должна в закрытом контейнере прогреться до комнатной температуры. Рекомендуется перемешивать пасту в течение 1~4 минут для получения равномерной и стабильной вязкости. По возможности необходимо извлекать из контейнера только требуемое количество пасты.

При нанесении и оплавлении следует руководствоваться не только рекомендациями производителя (они даются как правило в достаточно широком диапазоне), но и спецификой конкретного оборудования и монтируемых изделий. Это относится к выбору толщины трафарета, угла установки и скорости движения ракеля на принтере, режимов оплавления, параметров окружающей среды, времени между нанесением пасты, установкой компонентов и оплавлением.

Нашими специалистами накоплен огромный опыт работы с паяльными пастами Union Soltek, и мы всегда готовы поделиться этим опытом с нашими клиентами.

Вернуться к разделу "Технологии"