Бессвинцовые припои

Бессвинцовый припой - новый тип припоев в промышленности. Родоначальниками новшества в данной области считаются японские производители, которые уделяют большое внимание охране окружающей среды и стремятся получить новую безопасную и перспективную технику сборки печатных плат.

Бессвинцовые припои имеют более высокие эксплуатационные характеристики. Причины, по которым промышленное применение такого типа припоев до сих пор ограничено: бессвинцовый тип припоев имеет более высокую температуру пайки, что сказывается на сложности паяльного оборудования: приходится выдерживать более узкую границу термопрофиля; Оборудование должно иметь термодатчики расположенные по всей площади нагрева печатной платы и контролировать термопрофиль в режиме реального времени.

Перспектива полного перехода электронной промышленности на бессвинцовые припои:

Борьба за чистоту окружающей среды;

Требования к повышению качества пайки при постоянной тенденции уменьшения размеров устройств.

При использовании бессвинцовых припойных паст разница температур между участками плат с большей массой и меньшей должна быть минимальной, что достигается правильно подобранным температурным профилем пайки.

Уменьшить разницу температур позволяют:

1. Увеличение времени предварительного нагрева. Метод позволяет в значительной степени уменьшить температурную разницу, но при увеличении времени предварительного нагрева происходит испарение флюса, что приводит к ухудшению смачиваемости из-за окисления спаиваемых поверхностей.

2. Увеличение температуры предварительного нагрева. Обычая температура предварительного нагрева 140-160°С, но для бессвинцовых припойных паст она может быть увеличена до 170-190°С. Так как температура преднагрева повышена, скачок температур между этапом преднагрева и пайки будет меньше, чем в обычном термопрофиле - не будет такой заметной разницы температур различных участков печатной платы, вызванной разной скоростью нагрева. Недостаток этого метода, заключается в быстром испарении флюса (еще на этапе предварительного нагрева), что сказывается на надежности пайки.

3. Используя трапециевидную форму термопрофиля, современные печи оплавления позволяют уменьшить температурную разницу между 45 мм BGA и корпусом SO микросхемы до 8°С, что считается приемлемым.

Основные типы бессвинцовых припоев (5 основных групп бессвинцовых припоев):

1. SnCu Медьсодержащие эвтектические припои, которые изначально создавались для пайки печатных плат волной припоя. Недостатком является высокая температура расплавления и худшие механические свойства по сравнению с другими бессвинцовыми припоями. Используются SnCu и SnAgBi припои в меньшей степени — их выбор обусловлен финансовой политикой компаний (в основном по отношению к Bi содержащим припоям).

2. SnAg Серебросодержащие припои, которые используются в качестве бессвинцовых припоев уже много лет. Имеют хорошие механические свойства и лучше паяются чем медьсодержащие припои. Припои также являются эвтектическими, температура расплавления 221°С. Сравнительные тесты пайки серебросодержащие типом припоя и обычным свинецсодержащим припоем показывают значительное преимущество бессвинцового припоя по надежности пайки. Для профессиональной техники (промышленность, системы связи) рекомендуется использование двухкомпонентых SnAg или SnAgCu эвтектических припоев. Используется для техники широкого потребления (TV, аудио- видео, офисное оборудование) может использоваться широкий диапазон сплавов, таких как SnAgCu(Sb) и сплавов SnAg группы.

3. SnAgCu Сплав олово-серебро-медь является трехкомпонентным эвтектическим припоем, использовался задолго до появления серебросодержащего припоя. Преимущество заключается в более низкой температуре расплавления (217°С). Соотношение компонентов в припое является по сей день предметом постоянных дискуссий. Припой с составом 95,5%Sn+3,8%Ag+0,7Cu рекомендован для Brite-Euram project (European Research in Advanced Materials). Этот проект показал, что трехкомпонентный тип припоя обладает лучшей надежностью и спаиваемостью чем серебро- и медьсодержащие бессвинцовые припои. Добавление сурьмы (0,5%Sb) позволило приспособить этот тип припоя для пайки волной. Этот тип припоя используется в промышленности наряду с серебросодержащим. Предпочтение типу припоя отдается исходя из экономических соображений и оборудования производства. Используется для сборки особо важных устройств (оборонная промышленность, автономные устройства). Рекомендуется использование высококачественных SnAgCu припоев с добавкой (при необходимости) Sb.

4. SnAgBi (Cu) (Ge) припои. Низкая температура плавления сплава сильно повышает надежность пайки. Температура расплавления такого припоя в различных сочетаниях соотношений металлов колеблется в диапазоне 200-210°С. Компания Matsushita подтвердила, что припои этого типа обладают лучшей спаиваемостью среди бессвинцовых припоев. Добавление Cu и/или Ge улучшает прочность паяного соединения и смачиваемость спаиваемых поверхностей припоем. Тенденция такого типа припоев образовывать припойные перемычки по сравнению с другими бессвинцовыми припоями может быть уменьшена добавлением других примесей.

5. SnZnBi приои. Этот тип припоев имеет температуру расплавления близкую к эвтектическим свинецсодержащим припоям, однако наличие Zn приводит к некоторым проблемам, связанным с их химической активностью:

- Чрезмерное шлакование и оксидирование,

- Малое время хранения припойной пасты,

- Необходимость использования активных флюсов,

- Потенциальные проблемы коррозии при сборке.

Использование припоев этого типа рекомендуется для пайки в среде защитного газа. Сплавы отличаются как по температуре плавления, смачиваемости, прочности, стоимости. Каждый припой обладает уникальным сочетанием свойств.

При переводе изделий на бессвинцовую пайку приходится учитывать факторы:

- Припои подбирают, исходя из особенностей конструкции устройства, механических и электрических характеристик блока, топологии печатной платы, условий его эксплуатации.

- При выборе припоя учитывают температуру плавления припоя, надежность паяных соединений, устойчивость монтируемых компонентов к температуре пайки, различия режимов при пайке оплавлением и волной припоя.

Основной критерий при выборе припоя - температура плавления. Все припои по этому признаку можно разделить на четыре группы:

- низкотемпературные (температура плавления ниже 180°C),

- с температурой плавления, равной эвтектике Sn63/Pb37 (180…200°C),

- со средней температурой плавления (200…230°C) и

- высокотемпературные (230…350°C).

Бессвинцовые припои продажа >>>