Как паяют «мосты» и чипы на материнских платах с помощью паяльной станции

Правильный выбор расходных материалов для пайки, таких как флюс, припой, жала для паяльника, насадки для фена и пр., не менее важен, чем выбор паяльной станции.

Фактически, используя самую передовую паяльную станцию с несоответствующим флюсом или жалом, которое не предназначено для выполнения требуемых задач, можно получить результат, говоря техническим языком — противоположный положительному.

С тех времен, когда инженеры использовали классический 60-ваттный паяльник с медным, выточенным напильником жалом, а также канифоль и припой ПОС60, воды утекло уже достаточно много. Поэтому, для выполнения большинства задач по пайке такой комплект уже не пригоден.

Процент использования дискретных элементов на плате неуклонно уменьшается, а количество SMD, BGA-компонентов и плотность монтажа – такими же темпами постоянно растут.

С вопросом выбора паяльной станции в таких условиях мы попытались разобраться в предыдущей статье. А вот с нюансами, которые касаются выбора расходников, будем разбираться в этом обзоре.

Поскольку обычный паяльник уже стал практически инструментом для бытовых целей, рынок паяльного оборудования предлагает широкий спектр паяльных станций специализированного назначения для восстановления, фактически, любой современной техники.

Выбор флюса

Как говорят радиолюбители: «Хороший флюс — половина дела!», а мы не можем не согласиться с таким утверждением, потому что именно от антиоксидантных свойств флюса зависит успешность пайки.

Не сильно вдаваясь в теоретические выкладки, мы попытаемся классифицировать флюсы не только учитывая их номинальные характеристики, но и опираясь на личный опыт эксплуатации.

1. Неактивные и среднеактивные флюсы на основе канифоли

Применяются в основном радиолюбителями для пайки медных проводов и дискретных радиокомпонентов. Являются «улучшенной версией» обычной канифоли за счет добавления разных веществ, называемых «активаторами», органического и неорганического характера. Такие флюсы, в отличие от обычной канифоли, имеют лучшие антиоксидантные свойства. Благодаря агрегатному состоянию флюса (жидкому или пастообразному) его можно наносить непосредственно на место пайки или на монтажную плату. Также стоит отметить невысокую стоимость таких флюсов.

BAKU BK 223

BAKU ZJ-18/BK-50

AG Chemia PASTA-L-100

Interflux IF 6000

Рекомендуется использовать эти флюсы только со свинцовыми припоями.

2. Среднеактивные флюсы для SMD-компонентов.

Требования к флюсам такого типа более жесткие:

  • они не должны пениться и закипать во время пайки;
  • должны обладать минимальной коррозийностью;
  • легко наноситься на плату.

Чаще всего флюсы для SMD-компонентов можно обнаружить в сервисных центрах по ремонту мобильных телефонов. Иногда их используют для пайки и реболлинга небольших BGA-микросхем. Как правило, эти флюсы пригодны для использования, как со свинцовыми, так и с безсвинцовыми припоями.

TOPNIK GEL

AMTECH RMA223UV

Interflux IF 8001

AMTECH ANC4300TF/35

3. Флюсы для BGA-чипов.

Флюсы для BGA компонентов адаптированы под особенности SMT-монтажа. Кроме всех перечисленных выше особенностей среднеактивных флюсов для SMD-компонентов, флюсы для BGA также должны обладать высокими диэлектрическими свойствами. Часто в названии таких флюсов фигурирует фраза «No Clean», то есть они не требуют отмывки, так как процессе пайки фактически полностью испаряются.

Jovy Systems JV-F010

Interflux IF 8300

Interflux IF 8300-6

Interflux IF 8300-4

Гелеобразные BGA-флюсы являются универсальными. Например, инженеры нашего сервисного центра используют Interflux IF 8300-4 для любых видов пайки. Как и флюсы для SMD-компонентов, флюсы для BGA можно использовать как со свинцовыми, так и с безсвинцовыми припоями.

Выбор припоя

Выбор припоя сводится к выбору свинцового или безсвинцового, поэтому в этом вопросе все намного проще, по сравнению с выбором флюса.

Номинально пайка безсвинцовым припоем создает большую механическую прочность соединения, а его химический состав более экологически чистый (примерно 98% – олово, 2% — медь, серебро). На самом деле, ощутить это на практике весьма сложно, а в остальном безсвинцовые припои уступают свинцовым во всех аспектах:

  • их труднее паять, и для этого нужно использовать специальные паяльные станции;
  • они требуют использования исключительно дорогих флюсов;
  • они хуже смачиваются и растекаются по паяным поверхностям;

Как правило, такие припои используются в авторизированных сервисных центрах, где служба контроля строго проверяет качество работы и ее соответствие директиве RoHS.

Cynel SN96A-0.7/0.25

BAKU BK-10006

AMTECH ASN96A3C05-0.50

Среди свинцовых припоев можно обнаружить большое количество вариаций на тему классического ПОС60.

Pro’sKit 8PK-033F (ПОС63)

Pro’sKit 8PK-033DDS (ПОС62 с добавлением серебра 2%)

Pro’sKit 8PK-033DD

Cynel LC60-0.50/0.25 (ПОС 60 с добавлением флюса)

и многие другие.

Также катушки припоя могут отличаться весом и диаметром сечения проволоки. Здесь выбор зависит только от ваших потребностей.

Выбор жала для паяльника.

Прежде всего, нужно убедиться в том, что жало действительно подходит для вашей паяльной станции. Информацию об этом можно получить из описания товара, но лучше уточнить этот момент у менеджера или технического консультанта.

Далее нужно определиться со сферой применения паяльной станции и, отталкиваясь от этого, выбрать жало по форме и размеру наконечника.

1. Жала типа «игла». Наиболее часто встречаются в стандартной комплектации паяльной станции.

AOYUE T-I

Это жало удобно использовать для выпайки небольших компонентов. Теплопередача у такого жала не очень высокая.

2. Жало со скосом (односторонний срез). Это универсальный тип жала, поэтому, скорее всего, именно односторонний срез будет вашим основным рабочим жалом.

AOYUE T-2C

Модели с диаметром скоса 1~3 мм — подходят для монтажа, в первую очередь дискретных радиодеталей, а также для многих SMD-компонентов.

Модели с диаметром скоса 3~5 мм больше подходят для пайки массивных контактов, проводов.

Отдельный тип жала со скосом — это так называемая «микроволна». О чудодейственных свойствах «микроволны» сказано и написано уже многое. Мы же отметим, что действительно, на данный момент — это самый универсальный тип жала, с помощью которого можно успешно паять планарные микросхемы в разных корпусах, эффективно и просто залудить плату, соединять провода крупного сечения и при этом добиваться высокого механического и эстетического качества контактов. Весь секрет жала такого типа кроется в небольшой просечке на поверхности среза.

AOYUE T-3CM

Единственным недостатком «микроволны» является отсутствие моделей с диаметром среза меньше 2 мм. Это связано с трудностью нанесения просечки достаточного размера.

3. Жало двусторонний срез (клин). Сопоставимое по популярности с односторонним срезом, а вот выбор между ними, является, все же, делом личных предпочтений. Автор статьи предпочитает использовать такие жала с диаметром больше 5 мм для пайки массивных контактов.

AOYUE T-S3

4. Ножевидное жало

Его нельзя назвать универсальным, потому что при использовании его для решения обычных задач, по удобству оно уступает клиновидному. Поэтому сфера его применения достаточно специфическая. Такое жало очень эффективно в качестве очистителя контактных поверхностей под BGA-микросхемы. Кроме жала, вам для этой задачи потребуется также поглощающая припой лента-оплетка. Большие ремонтные комплексы для пайки BGA, в которых есть встроенный паяльник, например Quick IR2005, комплектуются ножевидным жалом именно с этой целью.

AOYUE T-K

5. Жало для SMD

Как можно понять из названия, данное жало создано специально для SMD-компонентов.

Его форма позволяет одновременно прогревать два контакта, что сильно упрощает процесс такого рода пайки.

Следует подбирать жало таким образом, чтобы оно соответствовало размерам компонентов, с которыми вы работаете.

AOYUE T-RT

AOYUE T-R

6. Жало тоннель.

Его можно встретить только в комбинации с мощными паяльниками (выше 100 Вт) или паяльными станциями для безсвинцовой пайки. Используют его для соединения медных листов или других задач, требующих большой теплоемкости жала.

AOYUE (LF) WQ-1402

Выбор насадки для термофена сводится к определению типа и размера микросхемы, для которой собственно она и приобретается.

Чаще всего встречаются насадки под корпуса BGA, SOP, QFP, PLCC, BQFP, SOJ, TSOL.

AOYUE 4141N

AOYUE 1132

Стоит обратить внимание на то, что турбинные паяльные станции (Lukey 702, Lukey 898, Lukey 868, Lukey 852D+Fan и Lukey 853D) несовместимы со стандартными насадками. Для их использования следует приобрести специальный переходник.

В следующих статьях мы расскажем об остальных расходных материалах и аксессуарах для успешной пайки.

Юрий Стахняк, Технический специалист магазина инструментов Masteram

Возникла необходимость менять BGA чипы. Соответственно возник вопрос и с каким флюсом это лучше делать. Покупной российский меня не впечатлил. Попаяв с этим флюсом провода, я понял что это довольно неплохой флюс,- немного хуже канифоли. Но большая его часть быстро выкипает. Я решил сделать флюс BGA сам. Особых результатов я не достиг, но может пригодиться тем у кого нет возможности купить флюс. Основные качества флюса BGA: 1)его можно не отмывать после пайки (неактивный + не оставляет грязи) 2)способность растекаться под чипом 3)рабочая температура- около 220°С Оказалось, что доступных компонентов, годных для изготовления какого-либо флюса, не так уж и много. Вот их список: канифоль (неактивный) Хлорид аммония (неактивный; 338°C) соляная кислота хлористый цинк (температура плавления сухого 318°C, кипения- 732°C) ацетилсалицилова кислота (140°С) карбонат натрия (820°С) глицерин (160-290°С) воск (защитный флюс) стеарин (защитный флюс) вазелин (защитный флюс) олеиновая кислота (защитный флюс для пайки алюминия; содержится в оливковом масле) машинное масло (защитный флюс для пайки алюминия) В процессе эксперментов я выработал три флюса, которые можно сделать из доступных материалов: Флюс №1 Глицерин. Просто чистый обезвоженный глицерин. Очень неплох как флюс и имеет высокую температуру кипения, что не позволит ему быстро выкипеть. К сожалению, чем разбодяжить и загустить глицерин я не нашёл. Поэтому применяю его в чистом виде. Получить его можно упариванием аптечного глицерина. Для этого его нужно продержать при температуре близкой к температуре кипения сутки или более, пока объём не сократится втрое. После использования нужно промывать. Флюс №2 Глицерин с аспирином. Приготавливается растворением ацетилсалициловой кислоты в горячем глицерине. Имеет кашеобразное состояние. Слишком хорош как флюс. После использования тоже нужно промывать. Примечание: Аспирин- неактивный флюс. И в этом я убедился, измазав в расплавленной ацетилсалициловой кислоте мягкий медный провод, и продержав его так неделю. Никаких следов коррозии после этого на проводе небыло. Флюс №3 Воск с канифолью. Приготавливается растворением канифоли в горячем воске. Воск здесь в качестве основы, позволяющей небольшим количествам канифоли равномерно растечься под чипом. Довольно сностный флюс, немного хуже канифоли. Имеет недостаток- оставляет грязь как от канифоли. Думаю, если канифоль удастся очистить (например перекристаллизацией), то такой флюс тоже можно использовать для BGA. Главное преимущество- не нужно смывать после пайки. Флюс довольно густой, но от этого лишь страдает удобство его нанесения.

Содержание:

  1. Разновидности
  2. Вещества для изготовления
  3. Флюс для микросхем
  4. Интересное видео

При пайке для получения наилучшего результата находят активное применение флюсы. Они уменьшают поверхностное натяжение припоя и делают его растекание по поверхности равномерным. Защищая от негативного влияния кислорода, флюс препятствует окислению поверхности изделия.

В магазинах для сварочных принадлежностей имеется большой выбор этих веществ, предназначенных для пайки различного вида металлов. Однако при необходимости или желании существует возможность сделать флюс для пайки своими руками. Имеются рекомендации, как самому сделать флюс для пайки.

Разновидности

Перед тем, как сделать флюс для пайки в домашних условиях, следует разобраться, каких видов они бывают. Их можно разделить на активные и неактивные, в зависимости от количества в их составе кислоты.

Активные флюсы в процессе пайки частично изменяют структуру верхнего слоя поверхности деталей. Неактивные флюсы просто убирают с поверхности имеющуюся на ней окисную пленку, и одновременно преграждают путь для доступа кислорода.

Если применяются активные флюсы, то требуется убирать то, что от них осталось после окончания процесса пайки. Неактивные флюсы относятся к органическому виду, и удаления не требуют. От правильного выбора флюса зависит конечный результат пайки.

Вещества для изготовления

Паяльный флюс своими руками можно приготовить, используя такие вещества, как спирты, кислоты, масла различного происхождения. В них ценятся высокие антиокислительные свойства и хорошая растворяемость.

При выборе, как сделать флюс для пайки, предпочтение можно отдать самому простому веществу – ацетилсалициловой кислоте, или, как более привычно аспирину. Его без проблем можно найти в аптеке, или даже разыскать в домашней аптечке. Этот препарат имеет невысокую стоимость. Перед началом работы таблетку аспирина растворяют в небольшом количестве жидкости до исчезновения осадка.

Вместо аспирина допустимо использование гранул лимонной кислоты белого цвета. При использовании аспирина или лимонной кислоты происходит выделение значительного количества газа, поэтому помещение, где происходит пайка, должно обладать действующей вентиляцией.

Канифоль и глицерин

Жидкий флюс можно приготовить из канифоли. Прежде, как сделать флюс, необходимо с помощью деревянного молотка растолочь канифоль в мелкий порошок. От степени измельченности зависит время приготовления флюса.

Затем этот порошок, имеющий консистенцию пудры, растворить в этиловом или медицинском спирте, используя стеклянную посуду. После тщательного размешивания раствор следует оставить на некоторое время для полного растворения.

Далее для окончательного растворения канифоли в спирте следует поместить отстоявшийся раствор в горячую водяную баню, и нагревать до температуры 80 градусов. Во время нагревания раствор необходимо постоянно перемешивать, а затем дождаться охлаждения. Для пайки раствор удобно набирать шприцом.

Глицериновый флюс можно приготовить аналогическим образом, растворяя канифоль не в спирте, а в глицерине. Растолченная в порошок канифоль растворяться в глицерине будет дольше, зато сам раствор получится более густым, что сделает работу с ним более легкой. Качество состава улучшится, если сначала растворить растолченную канифоль в этиловом спирте, а смешать раствор с глицерином. Такую смесь после окончания пайки необходимо смыть.

На основе кислоты

В рекомендациях, как приготовить флюс для пайки на основе кислот, подразумевается соляная кислота, а также фосфорная. Соляную кислоту высокой концентрации необходимо развести пополам с водой. Этим раствором заливаются гранулы цинка, размещенные в стеклянной посуде.

Растворение цинка в соляной кислоте сопровождается бурной реакцией, заключающейся в значительном выделении водорода. Поэтому помещение должно быть хорошо вентилируемым. Рядом с местом работы должен отсутствовать открытый огонь.

Флюсом, полученным с применением соляной кислоты можно паять изделия из стали. При добавлении в раствор немного нашатыря появляется возможность для спаивания различных металлов и сплавов. Удачный флюс получается с применением фосфорной кислоты. Его можно применять, когда предстоит соединять изделия из нержавеющей стали.

Наносить на изделия жидкие флюсы можно тонкой кисточкой. Хранить следует в стеклянной посуде с узким горлышком, чтобы уменьшить возможность испарения.

Жировые смеси

Паяльный жир представляет интерес в основном для профессиональных сварщиков. Однако, и в этом случае возможно изготовить флюс пасту своими руками. Такое название паяльный жир получил из-за внешнего сходства с веществом животного происхождения.

Для приготовления нейтрального паяльного жира применяется смесь канифоли и стеарина. Она успешно растворяет имеющуюся оксидную пленку. Пайка с ее применением осуществляется с меньшими проблемами. У припоя увеличивается текучесть, что дает возможность его попадания в различные щели и неровности поверхностей. Благодаря хорошей растворимости такую пасту легко удалить с поверхности после окончания процесса.

Сущность нейтрального паяльного флюса заключается в том, что после того, как паяльное жало осуществляет его нагрев, он переходит в жидкую форму, и, выгорая, образует защитную пленку, функцией которой является препятствие окислению поверхности.

Другая форма пасты – активный паяльный жир. В его состав входят такие вещества, как вазелин, цинк, хлориды аммония и парафин. Такой флюс находит применение при пайке значительно окисленных поверхностей, а также металлов, которые с трудом подвергаются этому процессу.

Применение активных паяльных жиров не рекомендовано для работы с электроникой и другими деликатными видами, поскольку агрессивные вещества могут разрушить тонкие детали.

Флюс для микросхем

Деликатным вопросом является пайка BGA микросхем. Для этого также может быть изготовлен флюс для пайки bga своими руками. Для этого можно добавить канифоль во флюс RMA-223 китайского производства.

Интересное видео

Назад Вперёд

Пайка паяльником, когда с соединяемых поверхностей снимается слой окислов травлёной цинком кислотой. На жало паяльника берётся капля припоя, обмакивается в канифоль, концы деталей лудятся, соединяются. Ещё капля припоя – и через минуту соединение готово и остыло. Но это только малая толика паяльных процессов для домашних мастеров и пайщиков в производственных цехах.

Виды, составляющие

Сбалансированный сплав на основе доминирующего металла для создания неразъёмных соединений металлических деталей методом внесения плавкого соединителя с местным нагревом – это припой.

Способы пайки, ограничения воздействия температуры на детали, механическая прочность соединения, сопротивление влиянию коррозии обусловливают многообразие видов.

Технологические требования к заполнителю:

  • Свободная текучесть после прохождения температуры ликвидуса.
  • Смачивание поверхностей соединения.
  • Механическая устойчивость, ограниченная усадка теплопереносимость, невосприимчивость к внешним воздействиям в твёрдом состоянии, электропроводность.

Мягкие легкоплавкие

Отечественные припои именуются в соответствии с ГОСТ. Маркировка соответствует наименованиям доминирующих химических элементов, определяющих свойства материала. Форма выпуска: проволока, прутки, фольга, порошки, комбинированные пасты, трубки с наполнением из канифоли.

Дешифровка аббревиатуры: «припой оловянно-свинцовый». Цифровая индикация указывает на процентное содержание олова. Распространённые химические элементы в составе припоев и тинолей помимо свинца: сурьма, медь, висмут, мышьяк, цинк.

Плавкость паяльных составов, область применения:

Тугоплавкие

Сфера применения – промышленная пайка чугунов, разнородных сталей, медесодержащих сплавов, томпака. Температура плавления в диапазоне 400–800 С. Составляющие припоев: медь, серебро, никель, магний. Соединения отличаются прочностью.

Существуют ограничения применения вследствие выгорания лигатур. Цинк выгорает при переходе из жидкой фазы, что становится причиной пористости. Разрушительные последствия грозят:

  • Изделиям, испытывающим внутреннее давление.
  • Вибрацию и динамические нагрузки.

В этом случае ведётся пайка рафинированной медью при повышении температуры. Иной путь – использование низкотемпературных оловянистых лигатур, улучшающих жидкотекучесть. Или кремнистых присадок. Кремний препятствует испарению и окислению цинка.

[stextbox id=’info’]ПМЦ выпускаются прутками, полосами, гранулами. Флюсы для пайки – бура.[/stextbox]

Альтернатива серебру — фосфор. Пластичные медно-фосфорые припои при сохранении подобия свойств имеют плюсы:

  • Дешевизна.
  • Устойчивость к коррозии и агрессивным средам.
  • Жидкотекучесть.
  • Пригодны для соединения разнородных металлов, например, медь со сталью.

Пайка алюминия ведётся в узких температурных рамках под слоем масла, чтобы сдержать окисление, ультразвуковыми паяльниками. Применяются силумин, 34А, П590А, П 575. Легирующие элементы кремний, медь, цинк.

Флюс в припое что это и зачем?

По аналогии со сварочной самозащитной проволокой выпускается офлюсованный припой. Нет нужды разделять операции по очистке обрабатываемой поверхности, улучшении адгезии.

Пример материала для бытового применения – 7-компонентная комбинация HTS2000 производства США для сращения широкого спектра алюминиевых сплавов.

Для нагруженных швов не применяется. Технология раздельного нагрева усложнена и требует ювелирного владения горелкой. Чтобы не выжечь на протяженном участке ранее наложенный контактный слой, необходимы ухищрения по поддержанию равной температуры зоны обработки.

Поверхность нагрева в этот период беззащитна, окисляется. Присадочный стержень следует за щёткой, сцарапывающей окисную плёнку. Заполнение микропор при температуре, далёкой до разжижения основы безопасно: переход алюминия из твёрдого состояния в текучее трудно определить на глаз.

Отмечена невысокая герметичность за счёт образования пор на поверхности шва. Зато HTS2000 один из недорогих в своей нише. Обеспечивает достойную прочность сопряжения.

[stextbox id=’info’]На сколько хороши разрекламированные патентованные средства и целесообразность применения, проверяем на форумах по отзывам специалистов.[/stextbox]

Что такое флюс для пайки?

Качество пайки основывается на правильности подбора компонентов флюса и присадки. Функция флюса:

  • Создание вокруг припоя, на поверхности металла легкоиспаряемой плёнку, растворяющую окислы в рабочей зоне.
  • Создать условия для растекания припоя за счёт снижения поверхностного натяжения.
  • Улучшить сцепление с основой, снизить воздействие окружающей среды.
  • Испариться на пороге температуры плавления.

Разнообразие предложений с незамысловатыми и сложными составами жидкого вида, порошков и пастообразных делят на два технологически непохожих вида флюсов для пайки: пассивные и активные в химическом отношении. Продаются паяльные пасты, составленные из комбинации флюс-припой, альтернативные трубчатые припои с заполнением внутренней полости флюсом.

Химически активные

Преимущественно это кислотосодержащие реагенты. Оксидные плёнки, жирный налёт устраняются успешно. Но возникает вопрос по нейтрализации активности агрессивных веществ путём промывки: металл и текстолитовые платы разрушаются коррозией.

Доступны и активно используются ортофосфорная, соляная кислоты после протравки, бура, нашатырь. Воздействие паров на органы дыхания токсично, кожные покровы также уязвимы.

Рабочее помещение при пользовании агрессивными средствами нуждается в вентиляции, минимальная мера – проветривание. Попадание на кожу рук требует смывания с моющими средствами без промедления.

Oрганические

Химически пассивные флюсы снимают жировые плёнки, отчасти нестойкие окислы. Эти органические некорродирующие вещества – защита против окисления. Канифоль сосновая, воск, стеарин и растворы спиртоканифоли не выделяют вредных для здоровья паров. Используются с легкоплавкими припоями в радиотехнике.

Наименования и применение

Канифоль сосновая – самый простой, дешевый и доступный вид флюса с низким током утечки. Относится к классу химически пассивных флюсов. На рынке она доступна в свободной продаже из-за популярности. Применяется практически широком спектре радиомотажных работ. Умеренно растворяется в спирте с добавлением глицерина, благодаря чему стали популярны среди радиолюбителей спирто-канифольные флюсы.

Паяльный жир – существует в двух видах: активный и нейтральный. Применяется для окисленных деталей, состоящих из черного или цветного металла. Активный паяльный жир в радиоконструировании не применяется. Нейтральный паяльный жир не содержит активных компонентов, поэтомуможет использоваться для пайки радиодеталей.

  • Бура – необходима при высокотемпературной пайке высокоулеродитсых металлов: чугуна, меди, стали и т.д.
  • ТАГС – флюс на глицериновой основе для радиомонтажа. Из-за остаточного сопротивления нуждается в отмывке спиртом.
  • Флюсы ЗИЛ – хорошо подходят спаивания стали, латуни, меди легкоплавкими припоями на основе висмута.
  • Ф-38Н ПЭТ – сильно химически активный флюс. Применяется для пайки быстро окисляемых на воздухе металлов при температуре выше 300 градусов. Им паяют нихром, манганин, бронзу. Обязательное применение при его использовании средств индивидуальной защиты. Промывка щелочью так же обязательна
  • Активные флюсы ФИМ — пайка окисленного серебра, платины. Требует отмывки водном раствором с содержанием соды. В составе флюса фосфорная кислота.
  • ФКДТ и ФКТ ПЭТ – популярный неактивный флюс широкого применения для лужения проводов и медных контактов в РЭА.
  • ФТС – бесканифольный пассивный флюс без дыма. Предназначен для пайки радиодеталей.
  • Паяльная паста «Тиноль» — специальный химический флюс для пайки SMD радиодеталей термофеном паяльной станции.
  • Флюс-гель ТТ – флюс с индикатором химической активности красноватого оттенка для широкого спектра пайки. При воздействии температурой обесцвечивается, указывая на отсутствие активных компонентов. Не требует отмывки.
  • СТ-61 – паяльная паста пассивная. А – температура плавления +200 градусов, В – для компьютерных и мобильных радио запчастей, С – канифоль.

Импортные

  • IF 8001 Interflux – один из лучших флюсов для бессвинцовой пайки SMD компонентов, в том числе и работы с BGA чипами. Довольно дорогой. Не требует смывания.
  • IF 8300 BGA Interflux (30cc) – для пайки корпусов BGA. Представляет собой гель. Без вредного галогена.
  • IF 9007 Interflux BGA – паяльная безотмывочная паста для пайки свинцовым припоем. После работы оставляет едва заметный слой флюса с высоким удельным сопротивлением.
  • FMKANC32-005 – крем слабоактивированный безотмывочный. Показывает хорошие результаты при пайке BGA чипов и работе с инфракрасными паяльными станциями.

Классификация

Нередко в маркировке импортных флюсов можно встретить маркировочные символы. Рассмотрим ниже их обозначение:

  • «R» — канифоль, которая идет либо в чистом виде, либо в виде раствора (спирто-канифоль). Химически пассивный флюс, поэтому перед применением требует ручной зачистки поверхности спаиваемых компонентов от окислов. После окончания работ требует отмывки спиртом или ацетоном.
  • «RMA» — флюс на основе канифоли с небольшим добавлением активаторов (органических кислот и их соединениями). При термической обработке кислотосодержащие активаторы испаряются. Для их применения необходима вытяжка. Оптимальная пайка достигается с использованием горячего воздуха.
  • «RA» — активированная канифоль. По заверению производителей из-за низкой активности кислот не оказывает коррозийных процессов на место пайки, поэтому не требует отмывки. Мы бы все таки рекомендовали после работы с ним использовать слабый раствор щелочи или спирт для отмывки, если речь не идет о BGA пайке!
  • «SRA» — кислотные флюсы активного действия для пайки нержавеющей стали, никеля. В электронике практически не используются из-за разрушающего действия кислот. После пайки таким флюсом изделие нуждается в тщательной отмывке спиртом или ацетоном.

Так же нередко к импортным флюсам к названию добавляют надпись «no clean», которая означает, что данный флюс не требует смывки. Такие флюсы нередко применяют при пайке радиокомпонентов, где очистка после пайки деталей затруднена физически. Например, при пайке BGA микросхем.

Для алюминия

Fontargen F 400 M порошковый для сплавов с незначительным процентом магния прутками для аргонной сварки. Обеспечивает герметичность. Требует обильной промывки – активно коррозирует.

Castolyn FBK 192, припой с флюсовым сердечником. Рекомендован для тонкостенных конструкций с предварительным лужением и созданием зазора по периметру 0,2 мм. Состав оболочки Zn-98%, Al-2%. Преимущества материала:

  • Нет остаточной коррозии;
  • Ускорение кристаллизации;
  • Надёжное сращение алюминия с нержавеющей сталью, гальванизированным чёрным металлом, медью.

Castolin 192 пригоден для восстановления внутренних резьб в корпусных деталях, ремонте и заделке поверхностных отверстий, в том числе без наложения заплат. Соединению внахлёст.

Для латуни и медных сплавов

Тугоплавкие коаксильные трубчатые флюсы для пайки – это медно-фосфорные и медно-фосфорные с добавлением серебра комплексы BrazeTec для газо-пламенного плавления. Температуры в пределах 645–890 С. Соединение близкородственных металлов соседствует с пайкой латунь-сталь. Большой выбор паяльных паст комбинированного состава различного целевого назначения.

BrazeTec выбирают для особо ответственных работ, причины:

  • Задекларированный состав не меняется в разных партиях.
  • Сертификат качества гарантирует результативность работ.

Паяльная кислота ПЭТ – оптимальная температура процесса пайки с ее применением 150 – 320 градусов. Применяется при спаивании углеродистых сталей, латуни, меди, никеля.

Отличительной особенностью электронных технологий является всё большее уплотнение монтажа радиокомпонентов и микросхем, что стало причиной появления корпусов типа BGA. При их пайке обрабатывается сразу несколько контактных ножек и площадок, располагаемых под днищем цифрового контроллера или небольшого по размерам чипа.

Подобная микроминиатюризация зачастую оборачивается известными неудобствами, вызванными сложностью ремонта (пайки) элементов, размещённых в корпусе BGA. При обращении с ними действовать следует очень аккуратно, соблюдая определённые предосторожности и рекомендации. Таким образом, BGA пайка предполагает хорошо продуманную методику обработки контактов микросхем известного класса.

Что нужно для организации пайки

imageНеобходимость в этой процедуре возникает в случаях, когда требуется заменить сгоревшую микросхему, предварительно выпаяв её с посадочного места. Ещё один вариант необходимости в таких операциях – самостоятельное изготовление печатных плат, содержащих корпуса BGA типа.

Для работы по методу BGA потребуется следующий инструмент и материал:

  • паяльная станция, оснащённая термофеном;
  • удобный в обращении пинцет;
  • специальная паяльная паста и фирменный флюс;
  • трафарет для нанесения паяльной пасты с учётом дальнейшего позиционирования корпуса;
  • липкая лента или экранная оплётка для удаления припоя.

В отдельных случаях для этих целей может использоваться специальный отсос, позволяющий удалить старый припой.

Для качественной пайки BGA-корпусов очень важна предварительная подготовка посадочного места (его ещё называют «рабочей областью»). Достичь требуемого результата поможет знакомство с основными технологическими особенностями этого процесса.

Особенности работы

imageДля того чтобы БГА пайка получилась высококачественной – нужно побеспокоиться о приобретении хорошего трафарета или маски, при выборе которых рекомендуется соблюдать следующие условия:

  • наличие в маске специальных термических зазоров (термопрофиля);
  • небольшие размеры трафарета и удобная для наложения структура;
  • желательно, чтобы при изготовлении трафарета применялись лазерные технологии.

Особенностью изделий китайского производства является неудобство работы с многослойными чипами, при наложении на которые и последующем нагреве маска начинает прогибаться. При значительных размерах самого трафарета он при этом начинает отбирать тепло на себя, что также может повлиять на эффективность BGA пайки. Для устранения этого эффекта придётся увеличить время прогрева контактов, однако вместе с тем возрастает риск термического повреждения изделия. Всё сказанное относится лишь к трафаретам, полученным методом химического травления.

Вот почему при выборе маски следует исходить из возможности приобретения образца с термическими швами, подготовленными по технологии лазерной резки. Изделия этого класса гарантируют получение высокой точности ориентации контактных площадок (с отклонением не более 5-ти микрометров).

При рассмотрении особенностей пайки корпусов чипов нельзя не коснуться такого важного для данного процесса понятия, как реболлинг. В профессиональной практике под ним подразумевается процедура восстановления контактных площадок электронных BGA-компонентов посредством микроскопических паяльных шариков.

Демонтаж корпусов

imageПеред началом демонтажа старой микросхемы следует нанести небольшие штришки по краям её корпуса каким-либо острым предметом (скальпелем, например). Указанная процедура позволяет зафиксировать местоположение электронного компонента, что существенно облегчит его последующий монтаж.

Для удаления неисправного элемента удобнее всего воспользоваться термическим феном, которым можно будет прогревать все ножки одновременно (без угрозы повреждения уже сгоревшего чипа).

В режиме демонтажа BGA температура прогрева зоны пайки не должна превышать 320-350 градусов.

Вместе с тем скорость воздушной струи выбирается минимальной, что исключит расплав находящихся поблизости контактов мелких деталей. В процессе разогрева ножек фен следует располагать строго перпендикулярно к поверхности обработки. В случае, когда полной уверенности в неисправности удаляемой детали нет – для сохранения её в рабочем состоянии поток струи следует направлять не в центральную зону, а на периферию корпусной части.

image

Такая предусмотрительность позволяет уберечь кристалл микросхемы от перегрева, к которому особо чувствительны чипы памяти любой компьютерной техники.

После примерно минутного разогрева необходимо осторожно поддеть BGA микросхему за один из её краёв пинцетом, а затем слегка приподнять над монтажной платой. При этом желательно ограничивать прикладываемое усилие, чётко отслеживая момент отпаивания каждой из контактных площадок.

Нарушение этого требования может привести к повреждению посадочных «пятачков» микросхемы, которые являются частью проводящих дорожек монтажной платы.

При резком разовом усилии не до конца отпаянная ножка обязательно потянет за собой эту площадку, а вместе с ней – и всю дорожку. В результате такой неосторожности можно окончательно повредить восстанавливаемую материнскую плату.

Плата и микросхема после отпайки

image
image

Очистка и обработка флюсом

Для соблюдения технологии пайки корпусов BGA в домашних условиях необходимо ознакомиться с особенностями подготовки посадочного места к работе. При этом следует исходить из того, что в зоне пайки не должно оставаться даже микроскопических остатков удалённого припоя. Для выполнения этого требования удобнее всего воспользоваться качественным BGA флюсом, изготовленным на основе спирта и небольшого количества канифоли.

image

Но прежде необходимо избавиться от крупных частиц припоя, нередко остающихся в посадочных отверстиях или между контактными площадками (дорожками). Для этого удобнее всего воспользоваться медной экранной оплёткой, накладываемой на очищаемую зону и прогреваемую не очень мощным паяльником.

Нанесение спиртоканифоли

image

Для окончательной очистки от всего постороннего «мусора» подойдёт разведённая на спирту жидкая канифоль, которая сначала наносится на зону пайки, а затем прогревается обычным паяльником. По завершении сборки остатков припоя площадка для микросхемы тщательно промывается тем же спиртом или любым подходящим для этих целей натуральным растворителем.

Плата и микросхема после отмывки

Позиционирование и припаивание

При установке микросхемы на своё «рабочее» место в первую очередь необходимо следить за состоянием наложенной маски (трафарета). В случае её повреждения припой легко растекается и попадает на соседние площадки. Ещё одним условием получения отличного результата является применение качественного флюса для пайки BGA, для которого рекомендуется использовать так называемый безотмывочный состав.

Правильное позиционирование монтируемой без маски микросхемы с большим количеством ножек (процессора, например) предполагает следующий порядок установочных операций.

Сначала микросхему переворачивают выводами вверх, а затем аккуратно прикладывают к посадочной зоне таким образом, чтобы её края совпадали с местом расположения паяльных шаров. Затем на этой области посредством иголки обозначают границы корпуса монтируемого чипа.

Сразу вслед за этим можно будет вернуть чип в нормальное положение и зафиксировать на расплавленных паяльником или феном шариках сначала одну из его сторон, затем – смежную грань, расположенную под углом 90 градусов. По завершении их фиксации необходимо убедиться в том, что ножки с двух оставшихся сторон располагаются точно над предназначенными для их запайки установочными шариками. В том случае, если все предыдущие операции выполнены строго по инструкции – каких-либо проблем с установкой корпуса BGA на своё место, как правило, не возникает.

Качественной пайке помогут: во-первых, действующие на этом уровне силы поверхностного натяжения жидкого припоя, а во-вторых – использование специальной паяльной пасты для BGA. Пасту используют вместо припоя, равномерно распределяя по области пайки (трафарету). В домашних условиях ее удобно наносить пластиковой картой.

Процедуру пайки BGA корпусов следует отнести к разряду профессиональных работ, требующих специального обучения. В связи с этим перед тем, как проверить на практике приобретённые ранее навыки специалисты советуют потренироваться на старых платах.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий