Покрытие гор пос 61 технология

Содержание

Финишные покрытия печатных плат. Проблемы и решения

Производство печатных плат (ПП) — один из ключевых этапов изготовления электронных модулей. В связи с постоянной тенденцией к усложнению конструкторских решений, а также появлению новых технологий сборки и контроля, требования к ПП значительно возросли. Это касается не только качества и надежности ПП, но и увеличения их функциональности, а также улучшения массо-габаритных характеристик. Очевидно, что для производства ПП нового поколения нужны процессы и материалы, отвечающие современным требованиям.

Особенности пайки и технические характеристики припоя ПОС-61

Припой пос 61

Редко кто из мальчишек не пробовал паять в школьные годы. Первые азы соединения металлических деталей школьники получали в кружке юного радиолюбителя. У многих запах канифоли, блеск расплавленного олова остались в памяти на всю жизнь. Несмотря на то что работали примитивным паяльником мощностью 25 Вт оловом и канифолью, процесс завораживал.

С развитием технологического процесса пайки появились современные паяльники, флюсы и специальные сплавы металлов с низкой температурой плавления, так называемые припои. Лидирует на рынке продукт ПОС-61. Расшифровывается как припой оловянно-свинцовый, содержание олова — 61%. Температура плавления припоя ПОС-61 в пределах от 184 до 193 градусов.

Характеристика мягкого припоя ПОС 61

Особенности использования

В техническом производстве, а также на бытовом уровне существуют моменты, когда необходимо создать прочное соединение между двумя разными частями заготовки. Это могут быть трубы, радиодетали на печатной или монтажной плате, или же электропровода. Для этого применяют специальные присадочные материалы, и самыми распространенными являются различные припои. В этой статье будет дана общая характеристика припоям, и более подробный обзор группы оловянно-свинцовых присадочных материалов.

Какой припой лучше выбрать?


8799

Процесс спаивания дает достаточно хорошие результаты соединения металлических деталей, если правильно подобрать расходные материалы и придерживаться четкой технологии. Существует множество марок припоев, каждая из которых предназначается для своего вида металла, а также условий его эксплуатации. Во время спаивания расплавляется только присадочный материал, в то время как основной остается нерасплавленным и поддается лишь частичному нагреву. Благодаря этому, его структура не меняется, а свойства остаются прежними. По этой причине, припои создаются таким образом, чтобы их температура плавления не превышала этот параметр у основного металла и даже не была близка к этому. Исходя из разнообразия вариантов на рынке у многих возникает вопрос, какой припой лучше выбрать?

Стоит отметить, что однозначного ответа здесь нет, так как для каждого случая требуются свои свойства материала, для чего нужно анализировать каждую марку. Естественно, что некоторые производители стараются сделать универсальные модели, но они также не будут подходить ко всем случаям, хотя и смогут справиться с большинством процедур, требующихся от них. Немного иная ситуация с частной сферой. Здесь не так важен подбор металла, так как нет большой ответственности, как в промышленной среде. Здесь главное определиться, какой припой обеспечит наибольшую механическую прочность соединения. Также тут важна простота использования, так как не всегда есть возможность качественно подготовить поверхность, поэтому, материал должен хорошо схватываться на любом месте. Большинство из этих вещей производятся согласно ГОСТ 21931-76.

Покрытие гор пос 61 технология

В техническом производстве, а также на бытовом уровне существуют моменты, когда необходимо создать прочное соединение между двумя разными частями заготовки. Это могут быть трубы, радиодетали на печатной или монтажной плате, или же электропровода. Для этого применяют специальные присадочные материалы, и самыми распространенными являются различные припои. В этой статье будет дана общая характеристика припоям, и более подробный обзор группы оловянно-свинцовых присадочных материалов.

Оловянно-свинцовый припой ПОС 61 с канифолью

Припой ПОС 61 применяется как присадочный материал, предназначенный для пайки двух деталей, которые изготовлены из металла. Также он используется для замоноличивания отверстий и трещин посредством накладывания нового слоя. Каждый металл имеет собственные особенности, которые необходимо учитывать при пайке. Это приводит к необходимости создания специальных присадок, обладающих разными эксплуатационными и техническими характеристиками.

ПОС61 принадлежит к оловянно-свинцовым составам, пользующимся спросом как на производстве, так и в бытовых условиях. К данному разряду также относится ближайший аналог данного элемента ПОС60, материал с повышенными показателями тугоплавкости ПОС30 и т.д. Изготовление его осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТ 21931-76.

В припое содержится высокая концентрация олова, что обеспечивает довольно малую температуру плавления. Оловянно-свинцовый припой ПОС 61 является одним из легкоплавких материалов, его температура плавления составляет менее 200 градусов. К данному классу относятся все элементы, которые начинают плавиться при температуре менее 450 градусов.

Введение

Повышение требований к ПП напрямую относится к качеству финишных покрытий, так как нанесение данных покрытий — это одна из основных операций производства ПП. Так, для сборки по технологии поверхностного монтажа необходимо плотное и ровное покрытие. Согласно современным методам электроконтроля финишные покрытия должны соответствовать определенным условиям, так как мягкие припои раздавливаются под воздействием щупов, что приводит к коротким замыканиям при шаге контактных площадок менее 0,5 мм.

Переход на бессвинцовые технологии по Европейской директиве RоHS также внес коррективы в требования к финишным покрытиям: после 01.07.2006 на территории Евросоюза вступили в силу ограничения на использование ряда опасных материалов в электронных изделиях, в том числе свинца. Это ограничение коснулось как припоев, так и финишных покрытий, так как температура пайки новых бессвинцовых припоев составляет 260–280 °С, то есть значительно превышает существующие режимы. Это обстоятельство требует не только применения новых базовых материалов для подложки, но и качественно новых финишных покрытий, способных работать в более жестких режимах, допускающих несколько циклов паек, сохраняющих способность к пайке в течение длительного времени и обеспечивающих надежность в процессе эксплуатации.

Надежность — это едва ли не самое основное требование к финишным покрытиям ПП. И вот тут-то анализ различных видов финишных покрытий показывает, что есть причины для беспокойства.

Существует несколько наиболее известных типов технологий финишных покрытий. Рассмотрим их подробнее.

Виды припоев ПОС

Для начала вспомним, какие бывают припои из сплавов оловянно-свинцовой группы. Самые популярные — это бессурьмянистые припои ПОС-10, ПОС-40, ПОС-61 и ПОС-90. Припой ПОС с содержанием сурьмы называется ПОССУ. Сурьма в составе припоя добавляет ему несколько процентов по прочности.

таблица припоев марки пос по госту

Когда мы говорим про плавление смеси олова и свинца, нужно помнить про определения солидуса и ликвидуса. При нагревании любой смеси двух и более металлов происходит сначала расплавление (преобразование из твердой в жидкую фазу) самых легкоплавных частиц. Эта температурная отметка называется солидусом сплава.

При дальнейшем росте температуры начинают плавиться более тугоплавкие компоненты. Как только они расплавятся, наступает точка ликвидуса. Теперь припой ПОС полностью расплавлен. Подробнее этот процесс поясняет картинка, выдранная из презентации на тему сплавов.

Между этими двумя точками находится состояние повышенной пластичности припоя. В этом состоянии припой можно тянуть и деформировать без потери целостности.

объяснение плавления и отверждения припоя пос

Существуют эвтектические сплавы — припои, у которых точка солидуса и ликвидуса совпадает. Это очень удобно при пайке и говорит о высоком качестве припоя.

Разновидности припоев для пайки

Встречается много разновидностей. В первую очередь они различаются по тому, для чего предназначаются. Это могут быть:

  • припои для пайки меди, куда входят инструмент для заделывания трещин в трубах, течи, соединения проводов и прочих вещей из этого металла и его сплава;
  • для соединения алюминиевых деталей, причем сам алюминий не входит в состав марок, так как относится к трудно спаиваемым металлам и все рассчитано для улучшения его свойств;
  • для ремонта нержавеющих деталей, для чего подбираются составы с тугоплавкими добавками, обладающие антикоррозионными свойствами;
  • серебряные припои, для соединения изделий из серебра, в том числе и ювелирных изделий, а также сложно соединяемых металлов, так как данные составы обладают высоким качеством.

Все эти и многие другие разновидности подразделяются еще на мягкие и твердые. Мягкий припой имеет температур плавления до 300 градусов Цельсия, а твердый – выше. Чем выше температура плавления, как правило, тем выше крепость соединения и его твердость. Но это далеко не все факторы, от которых зависит выбор припоя.

Особенности материала

Припой характеризуется высокой текучестью, поэтому может использоваться совместно с бытовыми паяльниками. Это является большим преимуществом, как и высокое качество пайки. Расплавленный припой ПОС 61 хорошо проникает в отверстия и трещины, что гарантирует прочность соединения. Также необходимо упомянуть смачиваемость детали, что гарантирует качественную пайку и снижает риск появления брака до минимума.

Концентрация основных элементов припоя и их пропорция в составе определяют его характеристики. Добавление других элементов дает возможность расширить область применения, а также повысить универсальность присадки. Это позволяет паять различные металлы, которые встречаются в технической сфере, например, сталь с цинковым покрытием, медь, латунь и пр.

Благодаря невысокой температуре при работе обеспечивается возможность использования припоя ПОС 61 ГОСТ 21931-76 для соединения элементов радиоэлектроники, где требуется особенная точность и тщательность, а также соблюдение температурного режима. Такое преимущество сохраняется и при пайке тонких листов металла, а также других теплочувствительных предметов. Данный фактор положительно сказывается на еще одном достоинстве – возможности использования в качестве средства для лужения жала паяльного инструмента, а также деталей в местах проведения работ.

В состав припоя ПОС 61 входит свинец, вместо которого могут вводиться другие компоненты. Также среди составляющих присадки имеются олово и сурьма, последняя используется во всех припоях серии. Герметичность при пайке обусловлена отменным качеством шва и хорошим проникновением состава в детали. Это дает преимущество при работе в домашних условиях с трубами, изготовленными из меди и используемыми для прокладки инженерных сетей.

Простота применения также положительно сказывается на популярности припоя. Он способен хорошо заделывать трещины и отверстия в различных сосудах для хранения жидких составов. К тому же, ПОС имеет небольшую температуру плавления, что позволяет использовать его с термочувствительными элементами.

Нанесение гальванических покрытий: Sn-Pb, Sn-Bi, Ni, Ni-Au, Ni-Co

Эти покрытия служат металлорезистом при формировании рисунка схемы методом травления в кислых или щелочных растворах, защищая проводники и контактные площадки. Данные покрытия не удаляются после травления, и пайка идет по гальваническому покрытию.

Покрытия, о которых идет речь, используются давно, но они имеют существенный недостаток: после операции травления оголяются торцевые стенки контактных площадок (к. п.), что очень опасно при эксплуатации аппаратуры в агрессивных средах. Кроме того, в процессе травления происходит подтрав медных проводников и к. п. Металл финишного покрытия как бы нависает в местах подтрава и способен осыпаться, что может привести к замыканию при зазорах между проводниками 0,2 мм и менее.

Гальванические покрытия Sn-Pb и Sn-Bi, прошедшие операцию оплавления, не имеют вышеперечисленных недостатков, но эти покрытия «плывут» под паяльной маской при поверхностном монтаже (

260 °C), температура плавления сплава Sn-Pb составляет 183 °С, а сплава Sn-Bi — 205 °С. При остывании на паяльной маске образуются трещины: проявляется так называемый «эффект апельсиновой корки».

Про состав припоя

Название припоя оловянно-свинцовой группы говорит о содержании в нем олова. Например ПОС-40 содержит 40 % олова, а ПОС-61 — почти 61 % олова. Остальная часть состоит из свинца и дополнительных примесей. По внешнему виду можно на глаз прикинуть состав припоя . Если припой ПОС более матовый и темный, то он больше содержит свинца. Если более светлый и блестящий — то больше олова. Лучше всего это познается в сравнении. Как выглядит лист олова и лист свинца смотрите на фото.

различия между оловом и свинцом

Прочность припоя зависит не только от легирования сплава, но и от паяемого металла. Например, для пайки меди или цинка в припой ПОС добавляют несколько процентов меди или цинка соответственно. Это снижает химическую эрозию металла и увеличивает поверхностную прочность соединения.

Легирование припоя

Для улучшения эксплуатационных характеристик применяют легирование припоя следующими веществами:

  • Адгезию припоя улучшает добавка из меди, кадмия, сурьмы, алюминия, серебра и цинка;
  • Пластичность припоя и стойкость к термоциклированию улучшается добавкой индия, серебра, марганца, висмута, лития;
  • Прочность припоям добавляют никель, кобальт, цинк, кремний, бор, железо;
  • Коррозионную стойкость припоя увеличивает никель и медь;
  • Жаропрочность повышает кремний, цирконий, вольфрам, ванадий, кобальт, ниобий, гафний.

Химические препараты для работы

В связи с тем, что жало паяльника чистое и сухое, а технология паяния предусматривает флюсы, необходим набор химических препаратов. Для качественной работы рекомендуется следующий перечень флюсов:

  • Канифоль — универсальное и популярное вещество, без которого ни один паяльщик не приступит к работе. Применение обязательное. Продаётся в сухом виде.
  • Флюс ЛТИ-120 химически активное вещество, в состав которого входит ортофосфорная кислота для снятия окислов с металла. Принцип действия как у обычной канифоли. Применяется для работы с окислившимся металлом. Смывать после завершения процесса не требуется.
  • Флюс Ф-38М — это активное кислотное вещество, которое необходимо смывать после работы. Применяется для пайки нихрома, алюминия, нержавеющей стали. Отмывается обезжиренным бензином.
  • Паяльная кислота, более дешёвый вариант флюса Ф-38М. Применяется в исключительных случаях, так как имеет свойство разъедать металл. Помогает при пайке нержавейки, бронзы, никеля, нихрома.
  • Глицерин — маслянистая жидкость, окислительными свойствами не обладает, безопасна, не приносит вреда изделиям. Смывается обычной водой.
  • Самодельный флюс — на 200 грамм изобутилового спирта добавляется 200 грамм этилового, водка не подходит, так как содержит воду. В смесь спиртов добавляется 50 грамм глицерина и 100 грамм канифоли. Получается концентрированный раствор, обладающий неактивными свойствами, смывается водой.
  • Флюс индикаторный ТТ. Плотность геля. Имеет пастообразную структуру, не течёт, не требует отмывки. На маркировке рекомендация производителя: не смывать, предохраняет контакты от окисления.

Применение

Припой ПОС 61 с канифолью может использоваться для пайки элементов, чувствительных к действию высокой температуры:

  • лужение проводников для производства радиомонтажных работ, соединение данных элементов, что исключает повреждение изоляционного слоя;
  • печатные платы, что не приводит к отслаиванию дорожек.

Нанесение припоев на основе Sn-Pb (ПОС-61, ПОС-63)

По этой технологии припой наносится на чистое медное покрытие с последующим выравниванием воздушным ножом — методом горячего лужения (HAL). В случае применения паяльной маски припой наносится только на медные контактные площадки.

По данной технологии при формировании рисунка схемы методом травления используются гальванические покрытия, которые служат металлорезистом и в дальнейшем удаляются специальными растворами. Наиболее часто в качестве такого металлорезиста применяют покрытия Sn-Pb или Sn. Наиболее целесообразно использовать покрытие Sn, так как оно легче удаляется, хорошо держит травильные растворы при толщине 8–9 микрон, кроме того, электролит, содержащий один металл, проще в эксплуатации.

Это финишное покрытие в настоящее время наиболее распространено. Оно имеет хорошие технические характеристики: лучшую смачиваемость, что является показателем паяемости, способность к многократным пайкам, нетребовательность к флюсам, сохранение паяемости после длительного хранения, стойкость к климатическим и температурным воздействиям. Вроде бы мы имеем хорошее и надежное покрытие. Но оказалось, что в свете новых требований оно имеет ряд существенных недостатков: данное покрытие не удовлетворяет условиям плоскостности к. п. для монтажа многовыводных микросхем с очень высокой степенью интеграции, например BGА. Мягкость припоя выявила проблемы при электроконтроле ПП с плотным монтажом. Кроме того, расширение сфер применения электронной аппаратуры приводит к повышению требований к надежности. Наличие в припое олова обуславливает медленное течение миграционных процессов на границе медь-припой, что ведет к образованию интерметаллидов и, как следствие, хрупкость паяного соединения и отказы в процессе эксплуатации. Причины этих проблем более подробно будут рассмотрены далее — на примере покрытий Sn.

Наличие в припое свинца, судьба которого предрешена Европейской директивой RoHS, также заставляют вносить коррективы. Естественно, что рынок материалов быстро реагирует на подобные ограничения и предлагает сейчас бессвинцовые припои, имеющие хорошие характеристики, в том числе и паяемость, но стоимость этих припоев велика. Применение бессвинцовых припоев существенно удорожает конечный продукт, кроме того, более высокие температуры пайки (260–280 °С) могут вызвать коробление традиционно применяемых материалов подложки. Потребуются новые базовые материалы с более высокими температурами стеклования и, конечно, более высокой ценой. Кроме того, металлургия этих припоев еще недостаточно изучена, поэтому никто сейчас с уверенностью не скажет, будут ли они надежны.

Технические характеристики припоев ПОС и ПОССу

Чтобы не расписывать все технические характеристики припоев оловянно-свинцовой группы, просто приведу таблицу параметров. По ней можно определить температуру плавления, плотность, удельное электросопротивление, теплопроводность, временное сопротивление разрыву, относительное удлинение, ударную вязкость и твердость по Бринеллю припоев.

таблица припоев от пос 10 до пос 90

Анализ таблицы показывает, что самым легкоплавким среди списка является кадмиевый припой ПОСК 50-18 с характеристикой по температуре плавления 145 градусов Цельсия. Самым прочным является припой для пайки ПОССу 4-6 с временным сопротивлением разрыву 6,5 кгс/кв. мм.

Характеристики ПОС-61

Припой — это смесь олова, свинца и канифоли. Рынок предлагает припои для каждого металла и его сплавов. Наиболее востребован сплав на базе олова. Температура плавления олова ПОС-60 составляет 232 градуса.

Технические характеристики припоя пос 61

Технические характеристики припоя ПОС-61:

  • Металлическое олово — 61%.
  • Свинец — 38%.
  • Канифоль — 1,0%.

Температура перехода в жидкое состояние — 190 градусов.

Представляет собой трубочку толщиной 2 миллиметра, наполненную канифолью. Продаётся на вес. Фасуется в рулон. На этикетке крепится инструкция с маркировкой, где указан диаметр трубочки, процентный состав компонентов и вес.

HASL или HAL

Некоторые производители используют вместо привычного названия метода горячего лужения HASL – HAL. Весь секрет таится в сокращении аббревиатуры Hot Air Solder Leveling (HASL) до следующего сочетания — Hot Air Leveling (HAL). Невзирая на это, суть методов и нюансы применения технологических процессов нанесения финишных покрытий HASL и HAL одинаковы.

Паяние меди, стали и алюминия

Медь не требует никаких особенных условий, специального флюса и высокой квалификации паяльщика. Медь хорошо прогревается благодаря высокому коэффициенту теплопроводности. У неё не образуется плотной окисной плёнки, как у алюминия под воздействием кислорода воздуха. Поверхность очищается от окисла без применения химических препаратов. Технологический процесс пайки выглядит следующим образом:

  • тщательно зачистить поверхность наждачной бумагой до яркого металлического блеска;
  • место соединения деталей покрыть флюсом — кислота для пайки цинк, хлор;
  • выдержать температуру пайки 200 градусов.

Паять стальные изделия технологически несложно. Для этого можно применять даже легкоплавкие припои, например, ПОС-61 или чистое олово. Для качественного соединения стальных деталей в единое целое рекомендуется место контакта залудить оловом.

Впоследствии выполняется следующий перечень операций:

    поверхность зачистить напильником или наждачной шкуркой;
  • нанести хлористый цинк в качестве флюса;
  • разогреть область паяния до температуры 200 градусов;
  • наложить ПОС-61;
  • греть паяльником до жидкого состояния олова.

Алюминий — металл, который трудно паяется. Умельцы пытаются паять холодной пайкой. Это бредовая идея, алюминий таким методом не паяется.

Ещё один народный способ в качестве припоя применять олово, в качестве флюса — машинное масло.

Процесс выглядит следующим образом: поверхность тщательно зачистить, слегка протереть ветошью с каплей масла, хорошо прогреть паяльником и приложить припой ПОС-60 с температурой плавления олова 230 градусов. Олово тонкой плёнкой растекается и соединяется с металлом.

Разновидности

Отдельные типы продукта характеризуются в большей степени разным внешним видом, а не содержанием компонентов в изделии. К таким разновидностям относятся:

  • проволока толщиной 1-7 мм с шагом 0,5 мм, является наиболее популярным видом, поставляется в бухтах, применяется совместно с горелкой и паяльником;

Припой ПОС 61. Проволока 5 мм

  • присадка с еловой канифолью. Толщина дополнительного слоя в виде трубки равна 1 мм, что обеспечивает хорошее качество соединения;

Припой ПОС 61 с канифолью

Припой ПОС 61 с канифолью

  • припой ПОС 61 пруток 8 мм, а также другого сечения представляет собой длинные тонкие элементы, которые получили широкое распространение при пайке в бытовых условиях;

  • с отсутствием сурьмы, поставляются в виде тонких лент, не имеет добавок.

Метод нанесения

Финишное покрытие HASL наносится при помощи горячего лужения на конечном этапе производства диэлектрических пластин. Припойная температура ванны: 230-250 ˚ .

Этапы нанесения защитного покрытия

  • Подготовительный этап: отмывка от возможных загрязнений, нагрев и флюсование печатных плат.
  • Горячее лужение: горизонтальное (конвейерное) или вертикальное. В первом случае печатные платы, перемещаясь по конвейеру под углом 45 ˚ , погружаются на несколько секунд в ванную с ПОС-63. Во втором – диэлектрик погружается в рециркулируемую ванну с HASL в вертикальном положении на несколько секунд, затем резко извлекается.
  • Устранение излишков слоя и его выравнивание. После лужения защитный слой выравнивается методом обдувания воздушными ножами (высокотемпературных воздушных потоков под давлением).

Плюсы использования

  • Хорошие показатели прочности паяных соединений.
  • Долговечность защитных свойств.
  • Недорогой и технологичный метод нанесения финишных покрытий.
  • Возможность использования нескольких паяных циклов.

Особенность использования

HASL не применяется в гибких печатных платах, а также пластинах с высокой плотностью выводов (плоскостностью с шагом меньше 0,5 мм). Не используется при разварке кристаллов (COB), наличии ламелей — ножевых разъемов. При термоударе, в процессе нанесения финишного покрытия, увеличивается возможность коробления печатной платы. Толщина покрытия колеблется в пределах 1-40 мкм.

Состав

Концентрация компонентов в припое составляет 61% олова и 38-39% свинца. Оставшиеся проценты предназначены для добавок:

  • S, Ni, Fe – по 0,02%;
  • Sb – 0,05%;
  • Bi – 0,01%.

Нанесение органической защиты (OSP)

Процесс прост в эксплуатации, имеет короткий рабочий цикл, сравнительно дешев, не требует дорогостоящего оборудования, что, конечно, привлекает к нему внимание. Однако при увеличении температурных нагрузок наблюдается потеря смачиваемости поверхности, так как покрытие разрушается. Выход есть — пайка в парах азота, а при обычных условиях процесс можно рекомендовать только для одного цикла пайки. Это, естественно, значительно сокращает область применения данного покрытия.

Химическое или иммерсионное оловянирование

Производителям ПП хорошо известны проблемы традиционных финишных покрытий химическим или иммерсионным оловом, когда свежеосажденное покрытие, имеющее хорошую смачиваемость, то есть паяемость, после непродолжительного хранения окисляется и не паяется. Это происходит вследствие того, что миграционные процессы, происходящие на границе Cu-Sn, приводят к серьезным структурным изменениям. Под воздействием взаимной диффузии двух металлов образуются интерметаллиды, кристаллическая решетка которых существенно отличается от кристаллических решеток основных металлов. Этот пограничный слой имеет более хрупкую структуру, что может привести к расслаиванию контактных площадок. Кроме того, со временем происходит увеличение величины омического сопротивления как паяного соединения, так и самого проводника, что приводит к изменению токовых характеристик схемы. Особенно это опасно для проводников и отверстий малых размеров.

Образование интерметаллидов также вызывает искажение кристаллической решетки самого олова и напрямую воздействует на его структуру. Вследствие того, что искаженный кристалл обладает избыточным запасом энергии по сравнению с нормальным, при нагревании в нем появляются центры рекристаллизации гораздо раньше и в больших количествах, чем в неискаженном кристалле. Образуется мелкокристаллическая структура, имеющая склонность к межкристаллитной коррозии, которая, выходя на поверхность, пассивирует ее, значительно ухудшая смачиваемость и, как следствие, затрудняет пайку.

Еще одной серьезной проблемой осадков олова на медь и ее сплавы является образование так называемых «усов». Согласно общепринятому механизму «усы» в олове появляются в процессе рекристаллизации олова. Интересно, что олово обладает особенностью роста зерен до критической величины, равной 0,9–1,2 мкм. Если процесс рекристаллизации продолжается, то зерна начинают расти только в одном кристаллографическом направлении, образуя «усы», величина которых достигает 200–300 мкм, что может привести к коротким замыканиям.

Как видим, температурная нагрузка сама по себе способствует более интенсивному развитию вышеописанных процессов, а в сочетании с повышенной влажностью приводит к значительному ухудшению или полной потере смачиваемости покрытия после длительного хранения или отказам в процессе эксплуатации.

Тем не менее, интерес к олову в качестве финишного покрытия не ослабевает, так как уж очень привлекательна пайка, особенно бессвинцовыми припоями, по чистому олову. Многие фирмы работают в этой области, предлагая различные пути замедления диффузионных процессов, вводя в растворы специальные добавки и т. д.

Компания J-KEM International AB (Швеция) совместно с Ormecon Chemi GbmH (Германия) разработала технологию осаждения иммерсионного олова нового поколения, позволяющую получить финишное покрытие, которое отвечает современным требованиям к покрытиям ПП и обеспечивает высокую надежность.

Страшная тайна припоя ПОС-60

Вот и настало время страшной тайны припоя ПОС 60. Согласно ГОСТ 21930-76 под названием «Припои оловянно-свинцовые в чушках. Технические условия» и ГОСТ 21930-76 «Припои оловянно-свинцовые в изделиях. Технические условия», такого припоя, как ПОС-60 просто не существует. Сам ГОСТ 21930-76 можете скачать и посмотреть. Вот полная таблица из этого ГОСТа.

химический состав припоев пос и поссу

Так что «ПОС-60» — это жаргонизм или народное обозначение «припоя, которым все паяют». Мне кажется, что это связано с путаницей в обозначении ПОС-61. Потому что при содержании олова в припое по ГОСТу от 59 до 61 % логичнее его называть ПОС-60, а не ПОС-61.

Среди припоев, произведенных по международным стандартам существует припой Sn60Pb40. Это припой для пайки с содержанием олова 60 % и свинца 40 %. Его можно было бы назвать ПОС-60, если разработать хотя бы ТУ под него. Согласно международным данным, в которых описаны характеристики, температура плавления припой 60/40 равна 191 градус Цельсия.

припой 60/40 олово/свинец

Та же история с припоем типа ПОС-62. Такого свинцового припоя по ГОСТу пока не придумали. Так что, если у меня спросят «а какая температура плавления припоя ПОС-62», я знаю, что ответ c цифрой 184 градуса Цельсия нужно искать с импортном каталоге припоев. Вот например, можно воспользоваться каталогом припоев компании Kester.

Сортамент и размеры

4. Ленточный типоразмер:

Стоимость изделия определяется на основании ряда признаков. В первую очередь учитывается сечение припоя, а также наличие канифоли. В зависимости от объема заказа предоставляются скидки и оптовые условия приобретения.

Выбор присадки делают на основании типа металла, подвергающегося пайке, способа соединения деталей, температурной характеристики работы, габаритов рабочих поверхностей и т.д.

Купить припой ПОС 61 можно за 1100 руб./кг.

Иммерсионное оловянирование с подслоем органического металла

Разработанная технология осаждения иммерсионного олова представляет собой комбинацию двух технологий: осаждения на медь органического металла (ОМ) в качестве барьерного слоя и последующего осаждения слоя иммерсионного олова.

Что же представляет собой этот органический металл? Это чистый полимер, включающий С, Н, О, N, S и обладающий электронной проводимостью (рис. 1).

Механизм электронной проводимости органического металла

Свойства, присущие металлам, — электропроводность, потенциал «благородных» металлов, каталитические свойства — были обнаружены у материала, не относящегося к группе классических металлов. Это органический материал, не содержащий металлических включений. Он не растворим в воде, и его можно использовать только в виде водного дисперсного раствора.

Предварительная обработка очищенной медной поверхности в растворе органического металла перед осаждением олова значительно снижает скорость диффузионных процессов, препятствует образованию интерметаллидов и рекристаллизации олова, позволяя получить покрытие с высокими техническими характеристиками.

Присутствие органического металла оказывает прямое влияние на структуру последующего осадка иммерсионного олова (рис. 2, 3). Создается более совершенная и менее напряженная структура олова, что дает возможность получить более плотную, гладкую поверхность. Это приводит к значительному снижению скорости процессов окисления и роста усов.

Покрытие иммерсионного олова на медь без использования органического металла

Покрытие иммерсионного олова на медь с использованием органического металла в качестве барьерного слоя

Многочисленные испытания образцов ПП, на которые в качестве финишного покрытия было нанесено иммерсионное олово с барьерным слоем органического металла, показали, что смачиваемость поверхности, а значит и паяемость, после воздействия различных температурных и климатических режимов стабильно хорошая и не уступает параметрам покрытия ПОС при горячем лужении, ПП при этом имеют ровную, плоскую поверхность. Покрытие дает возможность проведения до 4 циклов паек. Паяемость покрытия сохраняется до нескольких лет без консервации.

Покрытие при толщине 1,2 микрона полностью совместимо с бессвинцовыми припоями. Вследствие того, что подслой ОМ не разрушается при высоких температурах пайки (260–280 °С), он предотвращает процессы диффузии, что позволяет исключить все негативные процессы и обеспечить надежность паяного соединения.

Процесс прост в эксплуатации (рис. 4), легко контролируется и не требует специальных флюсов, экономичен, может проводиться как в вертикальном типе иммерсионного оборудования на подвесках или в корзинах, так и в горизонтальном (рис. 5).

Блок-схема процесса

Осаждение иммерсионного олова на линии горизонтального типа

Финишное покрытие иммерсионным оловом с подслоем органического металла (ОМ) толщиной 1–1,2 микрона имеет технические характеристики, полностью отвечающие современным требованиями к ПП. Данный процесс внедрен на 12 предприятиях России. Он используется в нашей стране более пяти лет, при этом регистрируются стабильно высокие результаты, подтвержденные протоколами периодических и типовых испытаний ведущих заводов.

Обозначение в нормативных документах

Главным нормативным документом на изготовление данного продукта является Госстандарт 21931-76.

Заключение

Выбор технологии — непростая задача. Множество факторов способны склонить клиента к выбору той или другой технологии, поэтому нужен тщательный анализ всех «за» и «против» в соответствии с поставленными задачами.

Технология — наиболее консервативная область производства. Промышленное освоение новых технологий происходит медленно и с большими затратами на проведение испытаний, внесение изменений в документацию, приобретение нового оборудования или модернизацию старого, переход на новые материалы, инструменты и т. д.

Это нелегко — быть конкурентоспособным на рынке производства электронной аппаратуры нового поколения. И тем не менее, для того чтобы стать лидером и сохранить свои позиции на рынке ПП, необходимо внедрять технологии, обеспечивающие получение высоконадежной продукции, с возможностью быстрого освоения и снижения прямых затрат.

Популярные фирмы производители

К заслуживающим доверия изготовителям относятся:

  • Техноскрап;
  • Вадис-М;
  • КиевЦветМет;
  • Арсенал;
  • «Технологические Линии».

Данное заключение сделано на основании отзывов мастеров, работающих с припоем ПОС 61 в быту и на производстве. Данные производители гарантируют высокое качество изделий, соответствие требованиям нормативных документов, а также заявленным техническим свойствам.

Винтажный припой

Что такое винтажный припой хорошо знают любители Hi-End электроники. Чаще всего, это припой для пайки аудиотехники, произведенный в 30 — 50-хх годах прошлого века. Такие припои имеют высокую чистоту компонентов, что положительно сказывается на звуке наивысшего качества. Чтобы услышать эффект от такого припоя, нужны не только высококачественный источник звука, излучатель звука, но и прекрасный слух. Специалисты отслушивают припой и составляют свои сплавы для лучшей звукопередачи.

Одним из самых крутых для меломанов является американский припой фирмы Kester бородатых годов. Его продают по 10 баксов за метр. И с каждым годом его становится все меньше. По химическому составу близок к ПОС-90, но не совсем. Припой марки Kester содержит 85,9 % олова, 8,5 % свинца, 3,28 % серебра, 0,34 % меди, 0,79 % натрия, 0,55 % магния и 0,27 % ртути. Вот уж гремучая смесь.

винтажный припой kester

Те, кто не может достать винтажный припой, выкупают старую электронику послевоенного периода и сплавляют припой оттуда. Так получается очень приличный полуфабрикат.

Существуют также сплав, в которых припой для пайки содержит 50 % олова и 50 % свинца. Он так и называется Sn50Pb50.

Надеюсь, что теперь ты понимаешь больше в теории припоев. Например, чем отличается и в чем разница между припоями ПОС 60 и ПОС 61. Сможешь расшифровать состав припоя ПОС 18 и прикинуть его достоинства и недостатки. Легко ранжируешь припои марки ПОС по токсичности, зная их химические составы.

Хороший видеоролик с обзором импортных и отечественных припоев, в том числе ПОС 61 .

Материал собрал и подготовил Мастер Пайки. А какой твой любимый припой из оловянно-свинцовой группы?

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

Adblock
detector