eng
DOI: 10.22184/1992-4178.2025.243.2.106.109
Рассмотрены практика правильной подготовки паяльной пасты к работе и рекомендуемые для этого режимы, основанные на сотнях встреч с клиентами и учитывающие ситуации на российских производствах.
Рассмотрены практика правильной подготовки паяльной пасты к работе и рекомендуемые для этого режимы, основанные на сотнях встреч с клиентами и учитывающие ситуации на российских производствах.
Паяльная паста. Готовим правильно!
В. Ковенский, Р. Порядин
Паяльная паста – наиболее важный материал для качественной и стабильной пайки современных печатных узлов по технологии поверхностного монтажа. Технологи уделяют серьезное внимание ее выбору и испытаниям, чтобы получить на линии нужный продукт, полностью отвечающий требованиям технологии и печатного узла. Казалось бы, выбрать подходящую паяльную пасту и обеспечить корректный техпроцесс – вот главные условия для стабильного качества пайки. В целом, так и есть, но все-таки малозначимые, на первый взгляд, детали могут серьезно отразиться на качестве и стабильности процесса поверхностного монтажа. В статье речь пойдет именно о таком вопросе – второстепенном и не избалованном вниманием технологов и операторов – о подготовке паяльной пасты к работе после ее хранения в холодильнике.
Д ля начала вспомним, как на практике специалисты на линиях поверхностного монтажа довольно часто готовят паяльную пасту к использованию. Вот примеры, которые мы встречаем у клиентов:
И при этом превалирует мнение, что после такой подготовки или при таком обращении паста будет отлично работать, сохраняя все свои свойства и характеристики. Да и вообще, не так это важно. Ничего с ней не случится.
Однако на практике это, конечно, не так. И неправильно подготовленная паяльная паста может стать веской и неожиданной причиной дефектов. Далее перечислены основные негативные последствия, которые могут возникнуть при неправильной подготовке пасты, ее недостаточном перемешивании или некорректном обращении с ней.
Перегрев пасты при длительном или чересчур интенсивном перемешивании в миксерах:
возможно нарушение характеристик модификаторов реологии, которые очень чувствительны к температуре и времени перемешивания. Сначала паста может сильно потерять вязкость, но вскоре резко начнет «подсыхать». Это может проявиться в уменьшении срока жизни пасты на трафарете, в залипании пасты в апертурах и пропусках при печати, в плохом удержании формы отпечатка;
возможен преждевременный старт активаторов, количества которых может не хватить при оплавлении пасты, так как некоторая их часть уже была потрачена при подготовке пасты. Из-за частичной потери активаторов активность пасты будет снижена, могут появляться «непропаянные соединения», плохое или неполное смачивание контактных площадок и выводов компонентов.
Локальный перегрев паяльной пасты. Данный эффект (рис. 1) возможен при расположении пасты на теплых объектах в помещении (печах, радиаторах, других поверхностях). При этом может иметь место локальное истощение активаторов, неравномерный нагрев пасты, отсутствие нагревания пасты до нужной температуры в верхней части упаковки и др. Результаты такой подготовки – дефекты печати и оплавления паяльной пасты.
Ухудшение характеристик пасты из-за перемешивания отработавшей пасты и свежей. В процессе использования пасты и ее нахождения на трафарете происходит испарение растворителя и истощение активаторов. После нахождения паяльной пасты на трафарете в течение нескольких часов или смены ее реология, активность и количество активаторов существенно отличаются от свежей пасты. При перемешивании отработавшей пасты со свежей высока вероятность расходования активаторов свежей пасты на удаление окислов и пополнение истощенных активаторов. Как следствие, из хорошей свежей пасты получается средняя. Падает ее активность, нарушается реология и, соответственно, ухудшается качество пайки.
Появление в пасте инородных загрязнений. При использовании металлических шпателей есть вероятность повреждения пластиковой банки острыми краями шпателя в процессе активного перемешивания. Как следствие, в пасте могут появляться пластиковая стружка или крошка, что, безусловно, может привести и к дефектам печати, и к дефектам оплавления пасты.
Как же быть и что делать? Давайте разбираться.
Существуют два основных способа подготовки/перемешивания пасты (рис. 2):
Для начала рассмотрим вариант подготовки/перемешивания миксером, так как его популярность достаточно высока.
Многие считают, что это лучший способ подготовки: «взял пасту из холодильника и сразу положил ее в миксер. После того, как пропищал таймер или миксер остановился, – вынимай пасту и работай». Но нет… Для оптимальной подготовки пасты нужно учитывать три основных параметра:
1. Тип миксера.
2. Время перемешивания.
3. Скорость перемешивания.
В зависимости от комбинации этих параметров пасту можно либо подготовить к работе хорошо, либо испортить. Разберемся…
Начнем с первого и, на наш взгляд, ключевого условия правильного и безопасного приготовления паяльной пасты. После хранения пасты в холодильнике категорически не рекомендуется сразу помещать ее в миксер для нагрева и перемешивания. Такой подход ведет к чересчур быстрому нагреву пасты и преждевременному истощению активаторов, растворителей и модификаторов реологии. Поэтому перед использованием миксеров рекомендуется выдержать пасту при комнатной температуре в течение 2–8 ч. Это действительно важно. После нагрева пасты в помещении можно приступать к ее перемешиванию.
С высокой вероятностью найдется большое число специалистов, не согласных с нашей точкой зрения. Они твердо убеждены, что наличие миксера исключает необходимость предварительного нагрева пасты до комнатной температуры. Мы с такой позицией можем согласиться только при одном условии. Если вы твердо решили пасту из холодильника сразу греть и готовить в миксере, то нужно быть очень и очень аккуратными и внимательными при подборе параметров работы миксера.
Нужно подобрать такие скорости и такую длительность, чтобы исключить перегрев и обеспечить плавный разогрев пасты. Подбирать режим – значит измерять температуру и вязкость пасты в процессе и после перемешивания. Только после этого режимы можно утвердить.
А поскольку вискозиметр Малкома к каждой мешалке поставить невозможно, то и точные параметры работы миксеров для надежной подготовки пасты после холодильника подобрать крайне затруднительно. И для каждого миксера, и для каждой пасты эти режимы будут индивидуальными.
Итак, теперь о миксерах. В основном наши производители электроники используют центрифуги с движением банки по окружности, при котором паста перемешивается под действием центробежной силы (рис. 3). При таком способе подготовки в случае чересчур длительного перемешивания, особенно с большой скоростью, могут происходить существенный перегрев, истощение растворителей и активаторов, повреждение шариков припоя с выделением мелкой фракции, а также распад флюсовой составляющей из-за сильного механического воздействия. Визуально после перемешивания кажется, что с пастой ничего не случилось. Но через определенное время работы на трафарете многие сталкиваются либо с подсыханием валика паяльной пасты, либо наоборот – с растеканием пасты на печатной плате с образованием перемычек и замыканий.
Учитывая вышесказанное, при использовании центрифуг крайне важно контролировать продолжительность и интенсивность перемешивания пасты. По нашему опыту, важно обеспечивать скорость не более 300–400 об./мин и продолжительность перемешивания 2–3 мин. И обязательно при условии предварительного нагрева пасты до комнатной температуры. Дополнительным критерием для проверки готовности пасты к применению будет ее температура – важно исключить нагрев пасты выше 28 °С.
Оптимальным будет температурный диапазон всего объема пасты от 20 до 28 °С.
Другим вариантом подготовки пасты являются миксеры с псевдо-планетарным движением, когда контейнер с пастой медленно поворачивается на конце коромысла, которое, в свою очередь, вращается с определенной угловой скоростью.
Такие миксеры являются более безопасными и деликатными для процесса подготовки пасты и позволяют равномерно перемешать пасту с существенно меньшим риском негативных последствий. При использовании псевдо-планетарного миксера также необходимо контролировать время перемешивания паяльной пасты, которую предварительно нужно обязательно нагреть до комнатной температуры. Время не должно превышать 2–3 мин, так как этого достаточно для полной гомогенизации пасты. При превышении данного времени возможен перегрев паяльной пасты выше 28 °C, что может повлечь за собой нарушение характеристик реологических добавок, изменение вязкости и деградацию флюса.
Рекомендуемая скорость перемешивания при использовании псевдо-планетарного миксера – 300–400 об./мин. Это не цифры, взятые «с потолка», а результаты исследований иностранных производителей, подтвержденные в нашей лаборатории. Крайне важно не превышать данную скорость, чтобы предотвратить появление негативных последствий.
Как итог: миксеры могут быть использованы для подготовки паст, но применять их нужно аккуратно, чтобы исключить перегрев и деградацию паяльной пасты.
И все же наиболее безопасный и деликатный способ подготовки пасты для максимального сохранения ее свойств – это подготовка без использования миксеров.
Давайте теперь обратимся к методу подготовки паяльной пасты вручную, а точнее – без использования миксеров (рис. 4). С одной стороны, этот способ более длительный и требует некоторых физических усилий. С другой, именно он обеспечивает деликатную и безопасную подготовку паяльной пасты к работе, исключая риски перегрева, деградации флюса или порошка припоя, истощения активаторов.
Итак, по порядку о подготовке пасты вручную:
После извлечения пасты из холодильника и перед открыванием ее следует нагреть до комнатной температуры. Стандартные рекомендации по времени нагрева составляют от 2 до 8 ч в зависимости от объема контейнера. Если охлажденную пасту сразу открыть при комнатной температуре, на поверхности может появиться конденсат, который приведет к осадке, закипанию и разбрызгиванию флюса и/или пасты в процессе пайки, сдвигу компонентов и/или другим связанным с появлением конденсата технологическим дефектам.
Использовать нагревательные приборы не рекомендуется из-за опасности распада флюсовой составляющей в результате резкого повышения температуры и термоудара. Если все-таки быстрый нагрев необходим, то допускается использовать терморегулируемую водяную баню с температурой ≤25 °C.
Перед выкладыванием на трафарет паяльную пасту следует перемешать для смешивания флюсовой и металлической составляющих, если произошло расслоение, и для снижения вязкости для комфортного нанесения пасты на поверхность трафарета.
Для перемешивания и выкладывания пасты на трафарет рекомендуется использовать пластиковый инструмент (шпатель) со скругленными краями. Перемешивать нужно в одном направлении в течение 2–3 мин.
Теперь паста готова к использованию (рис. 5). Можно смело выкладывать ее на трафарет и запускать процесс печати.
Следуя перечисленным рекомендациям, можно обеспечить корректную подготовку паяльной пасты к работе вручную и исключить возможные негативные последствия, описанные выше.
***
В статье мы рассмотрели практику правильной подготовки паяльной пасты к работе и рекомендуемые для этого режимы, основанные на сотнях встреч с клиентами
и учитывающие ситуации на российских производствах. Конечно, автоматизация или механизация упрощают или ускоряют процессы работы. Но в случае с паяльной пастой ценой такого ускорения или упрощения могут стать дефекты печати или пайки, чего нам всем хочется избежать.
Следуйте нашим рекомендациям, готовьте паяльную пасту правильно, и мы вместе сделаем еще один шаг к повышению качества и эффективности сборки печатных узлов в нашей стране.
В. Ковенский, Р. Порядин
Паяльная паста – наиболее важный материал для качественной и стабильной пайки современных печатных узлов по технологии поверхностного монтажа. Технологи уделяют серьезное внимание ее выбору и испытаниям, чтобы получить на линии нужный продукт, полностью отвечающий требованиям технологии и печатного узла. Казалось бы, выбрать подходящую паяльную пасту и обеспечить корректный техпроцесс – вот главные условия для стабильного качества пайки. В целом, так и есть, но все-таки малозначимые, на первый взгляд, детали могут серьезно отразиться на качестве и стабильности процесса поверхностного монтажа. В статье речь пойдет именно о таком вопросе – второстепенном и не избалованном вниманием технологов и операторов – о подготовке паяльной пасты к работе после ее хранения в холодильнике.
Д ля начала вспомним, как на практике специалисты на линиях поверхностного монтажа довольно часто готовят паяльную пасту к использованию. Вот примеры, которые мы встречаем у клиентов:
- паяльную пасту достают из холодильника и сразу же помещают в миксер. Время перемешивания варьируется от 10 до 20 мин. Часто данная операция и температура нагрева пасты не контролируются;
- использованную паяльную пасту после завершения смены убирают с трафарета в банку со свежей пастой и на следующий день опять перемешивают 15 мин при максимальных оборотах;
- ставят банку с паяльной пастой греться на печь оплавления, на батарею или на другие теплые предметы;
- перемешивают паяльную пасту металлическим строительным шпателем;
- перемешивают паяльную пасту в миксере до 30 мин, пока о ней не вспомнят.
И при этом превалирует мнение, что после такой подготовки или при таком обращении паста будет отлично работать, сохраняя все свои свойства и характеристики. Да и вообще, не так это важно. Ничего с ней не случится.
Однако на практике это, конечно, не так. И неправильно подготовленная паяльная паста может стать веской и неожиданной причиной дефектов. Далее перечислены основные негативные последствия, которые могут возникнуть при неправильной подготовке пасты, ее недостаточном перемешивании или некорректном обращении с ней.
Перегрев пасты при длительном или чересчур интенсивном перемешивании в миксерах:
возможно нарушение характеристик модификаторов реологии, которые очень чувствительны к температуре и времени перемешивания. Сначала паста может сильно потерять вязкость, но вскоре резко начнет «подсыхать». Это может проявиться в уменьшении срока жизни пасты на трафарете, в залипании пасты в апертурах и пропусках при печати, в плохом удержании формы отпечатка;
возможен преждевременный старт активаторов, количества которых может не хватить при оплавлении пасты, так как некоторая их часть уже была потрачена при подготовке пасты. Из-за частичной потери активаторов активность пасты будет снижена, могут появляться «непропаянные соединения», плохое или неполное смачивание контактных площадок и выводов компонентов.
Локальный перегрев паяльной пасты. Данный эффект (рис. 1) возможен при расположении пасты на теплых объектах в помещении (печах, радиаторах, других поверхностях). При этом может иметь место локальное истощение активаторов, неравномерный нагрев пасты, отсутствие нагревания пасты до нужной температуры в верхней части упаковки и др. Результаты такой подготовки – дефекты печати и оплавления паяльной пасты.
Ухудшение характеристик пасты из-за перемешивания отработавшей пасты и свежей. В процессе использования пасты и ее нахождения на трафарете происходит испарение растворителя и истощение активаторов. После нахождения паяльной пасты на трафарете в течение нескольких часов или смены ее реология, активность и количество активаторов существенно отличаются от свежей пасты. При перемешивании отработавшей пасты со свежей высока вероятность расходования активаторов свежей пасты на удаление окислов и пополнение истощенных активаторов. Как следствие, из хорошей свежей пасты получается средняя. Падает ее активность, нарушается реология и, соответственно, ухудшается качество пайки.
Появление в пасте инородных загрязнений. При использовании металлических шпателей есть вероятность повреждения пластиковой банки острыми краями шпателя в процессе активного перемешивания. Как следствие, в пасте могут появляться пластиковая стружка или крошка, что, безусловно, может привести и к дефектам печати, и к дефектам оплавления пасты.
Как же быть и что делать? Давайте разбираться.
Существуют два основных способа подготовки/перемешивания пасты (рис. 2):
- при помощи миксера;
- вручную.
Для начала рассмотрим вариант подготовки/перемешивания миксером, так как его популярность достаточно высока.
Многие считают, что это лучший способ подготовки: «взял пасту из холодильника и сразу положил ее в миксер. После того, как пропищал таймер или миксер остановился, – вынимай пасту и работай». Но нет… Для оптимальной подготовки пасты нужно учитывать три основных параметра:
1. Тип миксера.
2. Время перемешивания.
3. Скорость перемешивания.
В зависимости от комбинации этих параметров пасту можно либо подготовить к работе хорошо, либо испортить. Разберемся…
Начнем с первого и, на наш взгляд, ключевого условия правильного и безопасного приготовления паяльной пасты. После хранения пасты в холодильнике категорически не рекомендуется сразу помещать ее в миксер для нагрева и перемешивания. Такой подход ведет к чересчур быстрому нагреву пасты и преждевременному истощению активаторов, растворителей и модификаторов реологии. Поэтому перед использованием миксеров рекомендуется выдержать пасту при комнатной температуре в течение 2–8 ч. Это действительно важно. После нагрева пасты в помещении можно приступать к ее перемешиванию.
С высокой вероятностью найдется большое число специалистов, не согласных с нашей точкой зрения. Они твердо убеждены, что наличие миксера исключает необходимость предварительного нагрева пасты до комнатной температуры. Мы с такой позицией можем согласиться только при одном условии. Если вы твердо решили пасту из холодильника сразу греть и готовить в миксере, то нужно быть очень и очень аккуратными и внимательными при подборе параметров работы миксера.
Нужно подобрать такие скорости и такую длительность, чтобы исключить перегрев и обеспечить плавный разогрев пасты. Подбирать режим – значит измерять температуру и вязкость пасты в процессе и после перемешивания. Только после этого режимы можно утвердить.
А поскольку вискозиметр Малкома к каждой мешалке поставить невозможно, то и точные параметры работы миксеров для надежной подготовки пасты после холодильника подобрать крайне затруднительно. И для каждого миксера, и для каждой пасты эти режимы будут индивидуальными.
Итак, теперь о миксерах. В основном наши производители электроники используют центрифуги с движением банки по окружности, при котором паста перемешивается под действием центробежной силы (рис. 3). При таком способе подготовки в случае чересчур длительного перемешивания, особенно с большой скоростью, могут происходить существенный перегрев, истощение растворителей и активаторов, повреждение шариков припоя с выделением мелкой фракции, а также распад флюсовой составляющей из-за сильного механического воздействия. Визуально после перемешивания кажется, что с пастой ничего не случилось. Но через определенное время работы на трафарете многие сталкиваются либо с подсыханием валика паяльной пасты, либо наоборот – с растеканием пасты на печатной плате с образованием перемычек и замыканий.
Учитывая вышесказанное, при использовании центрифуг крайне важно контролировать продолжительность и интенсивность перемешивания пасты. По нашему опыту, важно обеспечивать скорость не более 300–400 об./мин и продолжительность перемешивания 2–3 мин. И обязательно при условии предварительного нагрева пасты до комнатной температуры. Дополнительным критерием для проверки готовности пасты к применению будет ее температура – важно исключить нагрев пасты выше 28 °С.
Оптимальным будет температурный диапазон всего объема пасты от 20 до 28 °С.
Другим вариантом подготовки пасты являются миксеры с псевдо-планетарным движением, когда контейнер с пастой медленно поворачивается на конце коромысла, которое, в свою очередь, вращается с определенной угловой скоростью.
Такие миксеры являются более безопасными и деликатными для процесса подготовки пасты и позволяют равномерно перемешать пасту с существенно меньшим риском негативных последствий. При использовании псевдо-планетарного миксера также необходимо контролировать время перемешивания паяльной пасты, которую предварительно нужно обязательно нагреть до комнатной температуры. Время не должно превышать 2–3 мин, так как этого достаточно для полной гомогенизации пасты. При превышении данного времени возможен перегрев паяльной пасты выше 28 °C, что может повлечь за собой нарушение характеристик реологических добавок, изменение вязкости и деградацию флюса.
Рекомендуемая скорость перемешивания при использовании псевдо-планетарного миксера – 300–400 об./мин. Это не цифры, взятые «с потолка», а результаты исследований иностранных производителей, подтвержденные в нашей лаборатории. Крайне важно не превышать данную скорость, чтобы предотвратить появление негативных последствий.
Как итог: миксеры могут быть использованы для подготовки паст, но применять их нужно аккуратно, чтобы исключить перегрев и деградацию паяльной пасты.
И все же наиболее безопасный и деликатный способ подготовки пасты для максимального сохранения ее свойств – это подготовка без использования миксеров.
Давайте теперь обратимся к методу подготовки паяльной пасты вручную, а точнее – без использования миксеров (рис. 4). С одной стороны, этот способ более длительный и требует некоторых физических усилий. С другой, именно он обеспечивает деликатную и безопасную подготовку паяльной пасты к работе, исключая риски перегрева, деградации флюса или порошка припоя, истощения активаторов.
Итак, по порядку о подготовке пасты вручную:
После извлечения пасты из холодильника и перед открыванием ее следует нагреть до комнатной температуры. Стандартные рекомендации по времени нагрева составляют от 2 до 8 ч в зависимости от объема контейнера. Если охлажденную пасту сразу открыть при комнатной температуре, на поверхности может появиться конденсат, который приведет к осадке, закипанию и разбрызгиванию флюса и/или пасты в процессе пайки, сдвигу компонентов и/или другим связанным с появлением конденсата технологическим дефектам.
Использовать нагревательные приборы не рекомендуется из-за опасности распада флюсовой составляющей в результате резкого повышения температуры и термоудара. Если все-таки быстрый нагрев необходим, то допускается использовать терморегулируемую водяную баню с температурой ≤25 °C.
Перед выкладыванием на трафарет паяльную пасту следует перемешать для смешивания флюсовой и металлической составляющих, если произошло расслоение, и для снижения вязкости для комфортного нанесения пасты на поверхность трафарета.
Для перемешивания и выкладывания пасты на трафарет рекомендуется использовать пластиковый инструмент (шпатель) со скругленными краями. Перемешивать нужно в одном направлении в течение 2–3 мин.
Теперь паста готова к использованию (рис. 5). Можно смело выкладывать ее на трафарет и запускать процесс печати.
Следуя перечисленным рекомендациям, можно обеспечить корректную подготовку паяльной пасты к работе вручную и исключить возможные негативные последствия, описанные выше.
***
В статье мы рассмотрели практику правильной подготовки паяльной пасты к работе и рекомендуемые для этого режимы, основанные на сотнях встреч с клиентами
и учитывающие ситуации на российских производствах. Конечно, автоматизация или механизация упрощают или ускоряют процессы работы. Но в случае с паяльной пастой ценой такого ускорения или упрощения могут стать дефекты печати или пайки, чего нам всем хочется избежать.
Следуйте нашим рекомендациям, готовьте паяльную пасту правильно, и мы вместе сделаем еще один шаг к повышению качества и эффективности сборки печатных узлов в нашей стране.
Отзывы читателей
