Все о флюсах для пайки микросхем

Надежность и производительность электронных систем зависит от прочности и надежности соединения отдельных элементов. Значительно повысить прочность соединений, выполняемых пайкой, можно с помощью флюса. Поэтому стоит ознакомиться с основными требованиями, предъявляемыми к качественному флюсу для пайки микросхем, рассмотреть их разновидности и ассортимент, а также ознакомиться с советами по правильной пайке с их применением.

Любой используемый флюс для пайки микросхем должен одновременно способствовать:

• повышению смачиваемости элементов припоем за счет снижения его поверхностного натяжения;
• удалению оксидов, жиров и загрязнений с поверхности металла (а также предотвращению его дальнейшего окисления в процессе пайки);
• увеличению коэффициент текучести припоя для лучшего заполнения шва.

Кроме этого, такой расходник должен отвечать ряду требований.

• Температура, при которой плавится материал флюса, не должна быть выше точки плавления используемого припоя. В противном случае флюс не будет должным образом смешиваться с припоем и не только не принесет пользы, но может даже ухудшить качество пайки.
• В большинстве случае (за исключением применения реактивно-флюсовой пайки) флюс должен быть химически нейтрален по отношению к припою, не образуя при взаимодействии с ним никаких новых химических веществ.
• Остатки использованного флюса должны легко удаляться со шва после его застывания.
• Ток утечки в соединениях, выполненных с применением смеси, должен быть как можно ниже.

С точки зрения безопасности и удобства использования стоит также учитывать такие свойства смеси:

• опасность для здоровья;
• количество дыма, образующегося при нагревании;
• запах при нагреве.

По химическому составу и достигаемому эффекту все флюсы принято разделять на 3 категории.

• Нейтральные составы – имеют слабую химическую активность, поэтому отличаются относительно слабой эффективностью удаления жировых и оксидных пленок. Применение нейтральных флюсов требует использования легкоплавких припоев. В большинстве случаев нейтральные смеси добавляют при пайке медных компонентов. К этой группе относятся такие вещества, как канифоль (и другие древесные смолы), стеарин, а также различные виды воска.
• Слабокоррозионные паяльные флюсы – в их состав входят как небольшое количество сильнодействующих веществ, так и растворители (спирт, слабые кислоты, вода, жиры). Еще одним обязательным компонентом этих флюсов является канифоль, призванная снизить коррозионный эффект активных компонентов.
• Сильнокоррозионные смеси – отличаются наличием в составе высокоактивных и даже агрессивных компонентов (неорганических кислот, хлоридов или фторидов). Из привычных радиолюбителям «старой школы» к этой категории относится паяльная кислота (раствор хлорида цинка либо различные составы с применением ортофосфорной и/или соляной кислоты), а современные производители предпочитают выпускать такие флюсы в виде гелей и паст с дозатором. Вещества этой категории стоит выбрать для ответственных профессиональных работ (например, для пайки дорожек в телефоне), когда важно убрать с поверхности малейшие остатки оксидных пленок. Нарушение технологии нанесения и удаления флюса может привести к безвозвратной порче микросхемы и ее элементов.

По агрегатному состоянию паяльные флюсы делятся на:

• твердые – к ним, например, относят канифоль;
• порошкообразные – представителем этой группы является бура;
• жидкие – в жидком виде используются, например, паяльная кислота и популярный комбинированный состав ЛТИ 120;
• гели и пасты – в таком виде поставляются современные комбинированные флюсы от ведущих мировых производителей.

Среди российских любителей и профессионалов наибольшей популярностью пользуются несколько компаний-производителей флюсов.

• Amtech RMA-223 – китайская гелеобразная смесь, поставляемая в шприцах объемом 10 мл. Содержит в составе активированную канифоль. Продукт рассчитан на пайку в диапазоне температур от 170 до 220°С. Может применяться для монтажа PCB-, BGA- и PGA-схем. Из достоинств – низкая цена, хорошее растекание, отсутствие активных галогенов. Недостатки – низкая активность, высокое количество образующегося дыма, необходимость удаления остатков после пайки.

• EFD 6-142-A Flux-Plus – аналог предыдущего состава от американского производителя. За счет применения канифоли высокой чистоты и другого состава растворителя этот флюс не требует удаления после нанесения. А также отличается более высокой вязкостью и заметно более высокой ценой.

• ЛТИ-120 – отечественный состав на основе канифоли, растворенной в спирте. В качестве вспомогательных веществ используются диэтиламин и триэтаноламин. Позиционируется как бессмывный, но лучше все-таки воспользоваться для его удаления спиртом или бензином. За счет дополнительных компонентов отличается хорошей эффективностью очистки поверхности, однако при его применении образуются вредные и дурно пахнущие газы, что требует хорошей вентиляции рабочего места.

• PPD PD-18 – высокоактивная паста китайского производства, отличающаяся хорошей растекаемостью при нагреве и высокой эффективностью очистки большинства поверхностей. Основной недостаток – большое количество образующегося при использовании дыма.

• Серия ЗИЛ – отечественные флюсы на основе хлорида цинка, соляной кислоты, аммония, железа и воды. Отличаются высокой активностью, но наличие высокоактивных компонентов требует особой осторожности при хранении и использовании.

• Interflux IF 2005M – специализированный бесканифолевый состав для микросхем от бельгийской компании Interflux. Не требует смывания, не содержит галогенов, может применяться как со свинцовыми, так и бессвинцовыми припоями. Поставляется в виде спрея или пены. Главный недостаток – очень высокая цена, достигающая 2000 рублей за тюбик объемом 35 мл.

Паять с применением флюса, особенно сильнодействующего, нужно очень осторожно. В первую очередь важно соблюдать рекомендованную производителем концентрацию, а также следовать всем указаниям по нанесению и удалению использованного состава во время пайки.

Правильная последовательность действий:

• механическая очистка поверхности;
• нанесение флюса;
• нагрев поверхности с нанесенной смесью;
• нанесение припоя;
• остывание шва;
• удаление остатков флюса.

Особое внимание отмыванию флюса стоит уделять при использовании составов, содержащих глицерин – это вещество отличается высокой гигроскопичностью, поэтому плохо отмытый шов может очень быстро окислиться.

При выборе конкретной разновидности флюса стоит учитывать материал, который вы собираетесь паять.

• Алюминий из-за его высокой скорости окисления лучше всего паять с ортофосфорной кислотой или «безотмывочными» флюсами. Можно также применять канифоль, но наносить ее стоит сразу после зачистки.
• Нержавеющую сталь обычно паяют с безотмывочными смесями или фосфорной кислотой.
• Латунь паяют только с применением составов промышленного производства.
• Серебро требует промышленных составов с температурой активации от 520 до 820°С.
• Черные металлы паяют с хлоридом аммония или пастообразными составами.
• Для электронных компонентов нежелательно использовать канифоль – стоит применять специализированные пастообразные составы. Обратите внимание, что SMD-компоненты можно паять с составами для любой электроники, а вот для пайки BGA-схем стоит применять только BGA-флюсы (например, RMA-223-UV).