3.4.2. Составы паяльных паст

Состав основных компонентов паст: припоя и флюса - полностью соответствует стандартным составам припоев и флюсов. Как было сказано выше, для придания нужных реологических свойств в пасту вводят специальные вяжущие добавки (тиксотропные агенты, загустители), а для обеспечения нужной вязкости вводят растворители. Сочетание всех компонентов паст должно гарантировать четкость печати, паяемость, смачиваемость, клейкость. При производстве паяльной пасты сначала раздельно изготавливаются флюс и порошкообразный припой. Затем оба компонента смешиваются друг с другом для образования паяльной пасты. В зависимости от плотности монтажа в состав паяльной пасты может быть введен тот или иной тонкости гранулянт припоя, представленный в табл. 3.7 для эвтектического оловянно-свинцового припоя. Для других сплавов плотность припоя и, следовательно, объемная доля припоя в паяльной пасте будут другими. Согласно практическому правилу размер частиц припоя не должен превышать 1/7 размера отверстия в трафарете при нанесении пасты через трафарет или 1/10 внутреннего диаметра иглы при нанесении дозатором. Качество нанесения пасты сильно зависит от объемной доли припоя, поэтому содержание припоя в пасте должно быть строго выверено.

Таблица 3.7. Тонкость гранулянта припоя в паяльных пастах для различных приме­нений

Размер час­тиц припоя	Металлическая составляющая пасты, %	Области применения
Тип 2	88...90	Трафаретная печать, минимальный шаг выводов компонентов 1,27 мм
Тип 3	85...88	Дозирование, минимальный шаг выводов компонентов 0,5 мм (возможно 0,4 мм)
Тип 3	88...91	Трафаретная печать, минимальный шаг выводов компонентов 0,5 мм (возможно 0,4 мм)
Тип 4 или 5	85...88	Дозирование, минимальный шаг выводов компонентов 0,4 мм (возможно 0,3 мм)
Тип 4 или 5	88...91	Трафаретная печать, минимальный шаг выводов компонентов —0,4 мм (возможно 0,3 мм)
Тип 5 или 6	89...91	Трафаретная печать, создание шариковых выводов на кристалле микросхемы с использованием паяльной пасты

На рис. 3.3 показана связь между процентным содержанием металла по весу и по объему для паяльной пасты с припоем Sn63/Pb37 (удельный вес Sn63/Pb37 — 8,40, флюса — 1,00).

Рис. 3.3. Соотношение объемного и весового содержания гранулянта припоя

в пасте

Объемная доля припоя значительно сказывается на вязкости, тиксотропности, клейкости, дефектности отпечатков при трафаретной печати и образовании шариков припоя.

Увеличение доли припоя в пасте приводит к росту ее вязкости. Размер частиц припоя должен быть по крайней мере в семь раз меньше перфораций трафарета печати. Однако при снижении размера частиц возрастает вязкость паст.

Вязкость паяльных паст общего назначения находится в пределах 1000...2000 Пс (пуаз). Вязкость паяльной пасты сказывается, в частности, на ее растекаемости.

Присадки, вводимые в пасту для придания ей определенной тиксотропности, обеспечивают устойчивость форм выдавленных порций пасты на контактных площадках, подлежащих пайке (рис. 3.4). Как правило, для этого используются воски. Они также снижают абразивный износ трафаретов.

Рис. 3.4. К понятию тиксотропности: слева направо - ухудшение тиксотропности

Для управления вязкостью пасты в нее вводят высококипящие растворители с температурой кипения 220...290 °С. Время жизни паяльной пасты в основном связано с испарением растворителя, из-за чего изменяется вязкость пасты. Она начинает прилипать к ракелю и шаблону, забивать перфорации шаблона.

Клейкость — способность пасты удерживать компоненты, даже если они находятся на нижней стороне платы. Особенно важно, чтобы компонент удерживался на месте при переходе пасты в расплавленное состояние за счет сил поверхностного натяжения. На время сохранения клейкости в основном влияют растворители. В связи с этим в пастах могут использоваться комбинация из большого разнообразия (до 20) растворителей.

Компоненты паяльных паст и их влияние на свойства показаны в табл. 3.8.

Таблица 3.8. Влияние компонентов на свойства паяльных паст

Компоненты пасты	Состав компонентов	Влияют на...	Характеристики
Припои	Свинецсодержащие эвтектические и бес­свинцовые припои	-Температуру пай­ки; - смачиваемость припоем; - капиллярное рас­текание в зазорах пайки; - прочность паяных соединений	Расплавляясь при рабочих температурах пайки припои смачивают спаиваемые по­верхности, вытесняя флюс, и при остывании образуют механическое и электри­ческое соединения выводов компонентов с монтажными элементами платы
Канифоли	-Древесная кани­фоль; -химически обрабо­танная натуральная канифоль; -гидрированная канифоль; -полимеризующая-ся канифоль; -синтетическая ка­нифоль; -денатурированная фенолом канифоль; -денатурированная эфиром канифоль	- Четкость печати; - печать; - паяемость; - клейкость; - текучесть; - цвет остатков флюса; - контролепригод­ность	Размягчаясь при нагреве (температура плавления 40 °С), канифоли покры­вают поверхности выводов компонентов и контактных площадок, снижают повер­хностное натяжение припоя и повышают смачиваемость паяемых поверхностен. Для обеспечения оптимальных свойств обычно смешивают 2-3 канифоли
Активаторы	-Органические кислоты; -амилхлоргидрат	-Активирующая способность(пая­емость): активация поверхности выводов компонентов и кон­тактных площадок; - надежность паяных соединении и изоля­ции (электромигра­ция, коррозия); - срок хранения	Используются для удале­ния окисных пленок с по­верхности частиц припоя, выводов компонентов и контактных площадок. Непосредственно влияют на уровень электрических свойств и надежность спа­янных соединений
Тиксо­тропные агенты	-Воск; -гидрированное касторовое масло; -алифатический амид	-Четкость печати; -вязкость; - тиксотропный индекс; -стойкость к осадке (растекаемость); -клейкость; -запах; -отмываемость;	Тиксотропные агенты оп­ределяют качество и плот­ность печати, вязкость и растекаемость пасты при нанесении и нагреве, а так­же отделяемость шаблона при снятии
Раство­рители	-Этиленгликоль; -полигидриро-ванные многоатом­ные спирты; -гликольэфир	-Время жизни пос­ле нанесения; -отделяемость от шаблона; -стойкость к раз­брызгиванию при нагреве; -осадка (растекае­мость); -запах	Обычно используются тя-желокипящие растворители с температурой кипения 220...290°С. Использование растворите­лей с низкой температурой кипения ухудшает свойства паяльной пасты