Основными материалами, которые могут быть использованы при низкотемпературных процессах, являются сплавы олово-висмут (Sn58Bi) и олово-висмут-серебро (Sn57–57,6Bi0,4–1Ag), с температурой плавления +138°С, которые будут иметь максимальную температуру термопрофиля около +180 °С. При использовании низкотемпературных оловянно-висмутовых паяльных паст также снижается потребление энергии, если сравнивать их с паяльными пастами на основе Sn3Ag0,5Cu.
В данной статье рассмотрим линейку бессвинцовых припойных паст производства АО «НИТИ «АВАНГАРД» (таблица 1).
Таблица 1 – Линейка бессвинцовых припойных паст
Марка припойной пасты | Размер частиц порошка, мкм | Характеристика флюса | |
для трафаретной печати | для дозатора |
|
|
ПП-42-3-90КН0 | ПП-42-3-89КН0 | От 25 до 45 | Канифольный некоррозионный слабоактивированный водонесмываемый |
ПП-42-4-90КН0 | ПП-42-4-89КН0 | От 20 до 38 | |
ПП-42-3-90КН1 | ПП-42-3-89КН1 | От 25 до 45 | Канифольный некоррозионный с малым содержанием галогенов, водонесмываемый |
ПП-42-4-90КН1 | ПП-42-4-89КН1 | От 20 до 38 |
Что такое висмут? Это - Химический элемент 15-й группы шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева; имеет атомный номер 83. Обозначается символом Bi. Простое вещество представляет собой при нормальных условиях блестящий серебристый с розоватым оттенком металл. Висмут входит в категорию тяжелых металлов и обладает умеренной токсичностью в сравнении с тем же свинцом, который близок ему по свойствам.
В настоящее время существуют три основные причины перехода к низкотемпературной бессвинцовой технологии:
- При изготовлении как бытовой, промышленной так и специальной аппаратуры, предприятия стали применять чувствительные к температуре компоненты, которые не выдерживают высокие температуры оплавления оловянно-свинцовых паяльных паст.
- Утилизация продукции радиоэлектронной промышленности, содержащей свинец и его соединения.
- Свинец, который находится в составе оловянно-свинцовых паяльных паст, оказывает вредное воздействие на здоровье человека. При попадании в организм через дыхательные пути или пищевод свинец накапливается в пищеварительном тракте, что оказывает вредное воздействие на кровеносную и центральную нервную системы человека. Стандартное значение максимально допустимой концентрации свинца в крови составляет 130 мг/л.
Чем же отличается традиционно оловянно-свинцовая технологии от низкотемпературной бессвинцовой технология?У низкотемпературных бессвинцовых припойных паст по сравнению с оловянно-свинцовыми припойными паяльными пастами выгодно отличается срок службы, хранение, текучесть, и самое главное возможность применения компонентов, которые не выдерживают высокую температуру.
Предприятиям, переходящим на низкотемпературную бессвинцовую технологию необходимо понимать, что при оплавлении этой припойной пасты потребуется более низкая температура пайки (рисунок 1). Низкие температуры позволяют уменьшить нагрузки, которым подвергаются печатные платы и установленные на них компоненты, а также уход от высоких температур помогает уменьшить интерметаллические образования в паяных соединениях.
Рисунок 1 – Температурно-временной профиль оплавления пасты олово-висмут.
Оптимальный профиль может отличаться от рекомендованного из-за типа печи, типа сборочной линии, или других переменных процесса.
На рисунке 2 представлена типовая структурная схема технологического процесса изготовления электронных модулей сложного смешанного монтажа.
Рисунок 2 – Типовая структурная схема технологического процесса изготовления электронных модулей сложного смешанного монтажа
Предприятие АО «НИТИ «АВАНГАРД» предлагает применения низкотемпературные бессвинцовые припойные пасты марки ПП-42-3(4)-90(89)КН0(1), которая изготовлена из высокочистого сплава и является легкоплавкой бессвинцовой и низкотемпературной паяльной пастой с содержанием висмута, за счет которого улучшается легкоплавкость паяльной пасты.
Припойная паста на основе сплава олова-висмут является однородной смесью паяльного порошка, шарики припоя изготовлены только из припоя наивысшей чистоты.
«НИТИ «АВАНГАРД» уделяет огромное внимание при изготовлении паяльной пасты на минимальное количество окислов и высокую сферичность шариков припоя.
Припойные пасты марки ПП-42-3(4)-90(89)КН0(1) предназначены для сборки электронных устройств в том числе и оборонной промышленности при условии выполнения ступенчатой пайки. В случае гражданского применения паст марки ПП-42-3(4)-90(89)КН0(1) они не требуеют отмывки, обладают хорошей активностью и оставляют после пайки минимальное количество остатков флюса, который не является коррозионным.
Припойные пасты марки ПП-42-3(4)-90(89)КН0(1) разработаны специально для обеспечения качественной пайки до температуры 170°С и полностью соответствует требованиям бессвинцовой низкотемпературной технологии.
Характеристика припойных паст представлена в таблице 2.
Таблица 2 – Характеристика припойных паст марок ПП-42-3(4)-90(89)КН0(1)
Характеристика | Показатель |
сплав | Sn42Bi58 |
Доля флюса (% от массы) | От 8 до 10% |
Удаление остатков флюса | Безотмывная (возможна отмывка при необходимости) |
Пик оплавления | 138 °С |
Срок жизни на трафарете | До 10 часов |
Срок жизни после вскрытия упаковки | 30 дней и более* |
Отмывочная жидкость | ОЖ 21А, ОЖ-27А |
Тип оплавления | конвекционный |
Вязкость | Печать, дозатор |
Проникающая коррозия после пайки на медном купоне | отсутствие |
Кислотное число, мг/г КОН | не менее 38 |
Поверхностное сопротивление изоляции (SIR), МОм | ≥100 |
Электрохимическая миграция (ЕСМ) | Тест пройден |
*при условии правильного хранения |
Припойные пасты марки ПП-42-3(4)-90(89)КН0(1) (рис 3,4) полностью прошли все указанные испытания, являются высокотехнологичными, современными и наиболее рентабельными припойными пастами. Они прекрасно подходят для применения в технологии поверхностного монтажа, для пайки светодиодных изделий и компонентов, не выдерживающих высокие температуры, а также при изготовлении высокоточных плат поверхностного монтажа широкого диапазона процесса.
Преимущества линейки припойных паст марки ПП-42-3(4)-90(89)КН0(1):
- отличная смачивающая способность;
- яркие, гладкие, паяные соединения;
- пониженное проявление эффекта образования бусин припоя;
- низкий уровень остатков флюса после пайки, что позволяет получать высокую чистоту паяной поверхности.
Припойные пасты марки ПП-42-3(4)-90(89)КН0(1) предназначены для эксплуатации изделий в районах с умеренным и холодным климатом с категорией размещения 1 (на открытом воздухе).
Данные припойные пасты применяют уже многие отечественные предприятия после проведения испытаний, результаты которых показали, что паяльная паста обладает низкой температурой плавления и высокими прочностными характеристиками соединения, а так же устойчива к появлению трещин при термических нагрузках.
Линейка припойных паст марок ПП-42-3(4)-90(89)КН0(1) выгодно отличается от других низкотемпературных паст тем, что не проседает не только при комнатной температуре, но и на фазе предварительного разогрева, таким образом, она превосходно подходит для всех процессов оплавления, где используется мелкий и сверхмелкий шаг.
В завершение подчеркнем, что линейка бессвинцовых низкотемпературных припойных паст ПП-42-3(4)-90(89)КН0(1) на основе сплава олово-висмут обладают отличной паяемостью, оставляют минимальное количество остатков после пайки, разработана специально для обеспечения качественной пайки при температуре ниже необходимой для пайки припоями олово-свинец. Паста полностью соответствует требованиям бессвинцовой технологии, а флюс создан специально с низкой точкой активации. Паяльная паста поставляется в банках по 500 и 250 гр. в шприцах по 105 и 38 гр.
Припойные пасты производства АО «НИТИ «АВАНГАРД» помогают решать сложные задачи при низкотемпературной пайке и гарантируют надежный результат.