Печатные платы. И все об их проектировании.

Данная статья содержит информацию о таком важном компоненте, используемом в поверхностном монтаже, как паяльная паста. В основном она используется для обеспечения соединений между контактными площадками, расположенными на печатной плате и выводами компонентов, монтируемых на поверхность. Наиболее важным достоинством паяльной пасты является ее многофункциональность - она одновременно используется в качестве припоя, флюса и клея ( клейкость паяльной пасты осуществляется за счет применения органических наполнителей), то есть способна фиксировать компоненты на определенном месте печатной платы ( правда только определенное время, обычно не более 6 - 8 часов).

Припой в паяльной пасте в свою очередь состоит из сплава олово-свинец, либо SAC-сплав (Sn-Ag-Cu) при применении бессвинцовой технологии. Широкое распространение получили сплавы олово-свинец с добавлением 2% серебра, обеспечивающие снижение миграции серебра с покрытия контактных поверхностей компонентов в материал припоя. Также применяются и другие сплавы, с содержанием висмута, индия, золота и других материалов. Припой в паяльной пасте содержится в виде частиц, имеющих форму шариков. Диаметр этих шариков обычно составляет 20-25 микрометров, что позволяет им легко проходить через отверстия в трафаретах или аппертуру дозаторов.

Флюс применяется для удаления окислов при пайке как с поверхности контактной площадки на печатной плате, так и с поверхности шарикового вывода, где они могли образоваться вследствие длительного хранения BGA микросхем. Флюсы, применяемые в паяльной пасте, различаются во-первых по их активности, а во-вторых, по методу удаления окислов и прочих остатков. Активные флюсы применяются при пайке компонентов и печатных плат с плохой паяемостью, либо когда качество подготовки поверхностей критично по другим причинам ( например, устройство будет использоваться в зонах с повышенной температурой или влажностью). В бессвинцовой технологии из-за худшего смачивания поверхностей припоем применяются более активные флюсы, чем при использовании оловянно-свинцовых припоев. Недостатком активных флюсов является необходимость тщательного удаления их остатков непосредственно сразу после процесса пайки, так как они могут приводить к коррозии проводников печатной платы в процессе эксплуатации.

По методу удаления остатков большинство флюсов делится на три группы: не требующие отмывки, водосмываемые и смываемые растворителями. Флюс не требующий отмывки - это низкоактивный флюс. Его остатки не влияют на внешний вид изделия и не приводят к выходу устройства из строя при нормальных условиях эксплуатации. Такие флюсы в основном применяются в бытовой технике.

Водорастворимые флюсы применяются в аппаратуре, эксплуатируемой в условиях повышенной влажности или температуры. Остатки таких флюсов можно удалить горячей деионизованной водой. Иногда в состав паяльных паст с водорастворимыми флюсами вводятся ПАВ, улучшающие процесс отмывки. Флюсы, требующие отмывки, должны удаляться в течение строго определенного промежутка времени после пайки. Обычно это время составляет 8 часов.

Флюсы, смываемые растворителями практически не применяються из-за хороших характеристик и широкой распространнености водорастворимых флюсов.

Паяльная паста помимо состава имеет еще две основные характеристики - тиксотропность и осадка. Тиксотропность - это свойство переменной вязкости паяльной пасты, то есть при прохождении через апертуры трафарета или иглу дозатора вязкость пасты уменьшается, а после нанесения – увеличивается, что позволяет зафиксировать форму отпечатка. Осадка паяльной пасты – это растекание отпечатка со временем. Из-за холодной осадки, происходящей при комнатной температуре, время жизни отпечатков до пайки ограничено. Горячая осадка, возникающая в процессе нагрева при оплавлении, может приводить к припойным перемычкам.

Следует отметить, что применение паяльной пасты при монтаже BGA-микросхем уменьшает колебания высот шариковых выводов, обеспечивает улучшенную смачиваемость за счет увеличения площади тесного контакта между шариком и пастой, повышает самовыравнивание компонента при пайке, а также обеспечивает клейкие свойства. Также наличие паяльной пасты помогает предотвратить потерю объема припоя в соединении в случае выполнения переходных микроотверстий в центре контактной площадки BGA компонента.

 

Видеокурс по проектированию печатных плат в P CAD.



Материал по PCAD