Свинець (Рb) - це легкоплавкий метал сере-Бріст-білого кольору з синюватим відливом і тим-пература плавлення 327,46 ° С. Він має пліт-ність 11,34 г / см 3 (при 20 ° С). Свинець і його сполуки токсичні. Свинець накопичується в ко-стях і може викликати їх руйнування, осаджувати-ся в печінці та нирках. Свинець негативно впливів-ствует на кровоносну систему і центральну нервову систему, а також негативно позначається на репродуктивній функції людини. Особливо небезпечно вплив свинцю на дітей: при длитель-ном впливі може викликати розумову відсталість і хронічні захворювання мозку.
У виробах електронного виробництва свинець, в основному, застосовується в припоях, при пайку виробів і в покриттях висновків компонентів і друкованих платах. Для монтажу радіоелектронної апаратури раніше найбільш широко застосовували легкоплавкие припої ПОС (припій олов'яно-свин-цовий), цифри, що стоять після цієї абревіатури, позначають відсоток вмісту олова в припої. Добре паяются олов'яно-свинцевими припоями такі метали, як золото, срібло, паладій і їх сплави, а також мідь, нікель, латунь, бронза. Пло-хо піддаються пайку олов'яно-свинцевий припій-ями залізо, сталь, чавун, алюміній (метали наведені в порядку погіршення якості пайки).
При описі властивостей припоїв дуже часто користуються терміном евтектичних припій. Ев-ТЕКТичний припій - це сплав металів в такій пропорції, при якій існує тільки одна точка плавлення.
Всі припої можна розділити на кілька груп:
- з температурою плавлення нижче 180 ° С (низ-котемпературние);
- з температурою плавлення 180. 220 ° С;
- з температурою плавлення 200. 230 ° С;
- з температурою плавлення 230. 350 ° С (високо-котемпературние).
Безсвинцеві припої, в свою чергу, можна розділити на п'ять основних груп, кожна з ко-торих має свої характерні особливості і властивості:
- SnCu - медьсодержащие евтектичних при-пої застосовуються для пайки друкованих плат хвилею припою. Мають високу температуру плавлення.
- SnAg - евтектичних припої, які містять срібло. Мають хорошими механічними властивостями і добре паяются. Температура плав-лення 221 ° С.
- SnAgCu - до переваг цього припою можна віднести низьку температуру плавлення (217 ° С). Введення в його склад всього 0,5% сурми (Sb) дає можливість використовувати цей припій для пайки хвилею.
- SnAgBi (Cu) (Ge) - при пайку створює на-надійно з'єднаних. Температура плавлення 200. 210 ° С. Додавання міді (Cu) і / або германію (Ge) покращує міцність паяного з'єднання, а також смачиваемость спаюється поверхонь припоєм.
- SnZnBi - присутність цинку (Zn) в цьому при-пое призводить до малого часу зберігання припойними пасти, необхідності використання активних флюсів, надмірного ошлакования і оксідірова-нию, а також проблемам корозії при складанні.
У таблиці наведено властивості і область при-трансформаційних змін деяких припоїв, які можна придбати на ринках СНД і ЄС.
Жоден з среднетемпературних припоев, які містять свинець, не може замінити припій Sn63Pb37, у них температура плавлення вище. Для поверхневого монтажу, при пайку оплавленням, найчастіше застосовують припій Sn95,5Ag3,8Cu0,7.
Температура плавлення припою
Порошковий склад з активним флюсом для облуговування тиснув паяльників і видалення з них окислів.
При пайку перевагу віддають евтектичним припою, у яких кристалізація відбувається в порівняно невеликому діапазоні температур. Застосування евтектичних припоев забезпечувала-ет більш високу надійність паяних з'єднань, менший зсув елементів, в результаті чого буде менший відсоток «холодних» пайок.
Припій на основі олова і срібла (SnAg) має кращу смачиваемостью. Він забезпечують-кість кращі характеристики міцності паяних з'єднань. Цей припой, в основному, применя-ється при виробництві спеціальної апаратури.
Припій на основі олова, срібла і вісмуту (SnAgBi (Cu) (Ge)) володіє найнижчою тим-пература плавлення і високими характеристиками міцності з'єднання.
Дослідження, які проведені виробляй-телями радіоелектронної апаратури, свиде-ність про те, що найбільш придатною заме-ної припоев, що містять свинець, є припої групи SnAgCu (олово-срібло-мідь), хоча деякі виробники схильні до примі-рівняно припоев групи SnAgBi (Cu) (Ge).
До недоліків припоев групи SnCu (олово-мідь) можна віднести високу температуру плав-лення і низьку міцність паяного з'єднання.
При пайку припоями, що не містять свинець, потрібна вища температура, що може привести до пошкодження інтегральних схем, осо-бенно великих розмірів, деформації та інших пошкоджень друкованих.
Найбільш зручним матеріалом для виготовлен-ня друкованих плат по безсвинцевим технологій є FR-4, він має високу температуру сте-клованія. Цей параметр вказує на те, при ка-кой температурі матеріал стає м'яким і друкована плата починає деформуватися. FR-4 застосовують при пайку в печах і хвилею, при тим-пература 255. 265 ° С. При автоматичної уста-новки елементів на плати при безсвинцевої тих-нології може порушуватися точність установки мікросхем, особливо тих, які мають значи тільні геометричні розміри. При цьому необхідно враховувати, що деякі типи інте-гральних схем, конденсаторів, елементів для со-єднання не витримують температур, переви-шує 230 ° С. Що стосується технології пайки методом оплавлення, то необхідно вибрати бо-леї ретельно матеріали друкованих плат і ком-ненти, які на неї встановлюються.
У припоях, що містять більше двох компонен-тів, але не містять свинцю, можуть утворювати-тися интерметаллические з'єднання в зави-ності від швидкості охолодження, що впливають на характеристики міцності паяного з'єднання. Промисловістю випускаються компонен-ти, на висновках яких застосовують безсвинцеві покриття і покриття, що містять свинець. При взаємодії паяльних паст, виконаних з безсвинцевим припоев, і електричних компо-нентов, у яких на висновках присутні по-криття на основі олово-свинець, можливо сме-Шивані сплавів, яке може привести до утворення кульок з припою, що призводять до утворення перемичок між висновками еле-ментів. Використання компонентів з великими геометричними розмірами зажадає повели-чить або температуру в зоні пайки, або час пайки, що потребують вибирати більш стійкі до впливу температури матеріали для вигото-тичних друкованих плат.
Дещо про ремонт пристроїв, виконаних по безсвинцевої технології
При ремонті електронних пристроїв, виконаний-них по безсвинцевої технології, при випоюванні розташованих на них елементів, внаслідок більш високих температур пайки, посилюється вплив на друковану плату, що може привести до Відшаровуючись-нию доріжок друкованих плат і контактних майданчиків, елементів, особливо в місцях підходу провідних доріжок до перехідних отворів, викривлення по-поверхні друкованих плат і розшарування плат.
При ручному монтажі і ремонті пристроїв з використанням безсвинцевим припоев, спеціа-листи рекомендують не збільшувати температуру жала паяльника, а збільшувати час пайки.
При ремонті апаратури, виконаної за біс-свинцевої технології, випоювання компонентів пристроїв можливо за допомогою фена паяльної станції, з контролем температури повітря, пода ваемого в область пайки, а також за допомогою нас-Адок на фен для конкретного типу компонентів. При цьому нагріте повітря подається тільки в зону виводи-дов мікросхеми. У домашніх умовах при випала-Іван компонентів в корпусах SO і SOP можли-но протягування нитки між корпусом мікросхеми і висновками, з подальшим нагріванням висновків і від'єднанні виведення компонента від друкованої пла-ти, або за допомогою безпечного леза, що вводяться-го між висновком компонента і друкованою платою з прогріванням паяльником або монтажним феном. При ремонті пристроїв з компонентами в корпусах типу DIP, в домашніх умовах, і використанні пе-чатні плат з одностороннім монтажем, можли-но застосування медичних голок з сточеним кон-цом. Внутрішній діаметр голки повинен трохи перевищувати діаметр висновків компонента. Дво-водні SMD компоненти (резистори, конденсато-ри і діоди) зазвичай випоюють за допомогою термопінцетов або спеціально виготовлених насадок на жала паяльника. У домашніх умовах зручно використовувати два паяльника.
Не слід намагатися «підколупнути» елемент за допомогою жала паяльника паяльних станцій, так як можна пошкодити його покриття. При цьому долговеч-ність жала значно знизиться. У тому випадку, якщо необхідно зберегти тільки компонент пристрою, а друковану плату зберігати не потрібно, для випайки можна застосовувати нагрівачі плат. Для видалення припою з місця пайки можна вико-ристовувати вакуумні відсмоктувачі, паяльники з відсмоктуванням або всмоктує припій мідну оплетку з флюсом, що не вимагає відмивання, ширина якої 1,5. 2,7 мм.
Для забезпечення щадного для друкарської плати режиму при ремонті, монтажі і демонтажі еле-ментів застосовують нагрівачі плат. З їх допомогою керамічні підкладки або багатошарові друк-ні плати можуть підігріватися до температури 50. 450 ° С. Розміри підігріваються поверхонь в залежності від моделі підігрівача можуть со-ставлять від 50x80 мм до 190x245 мм. Вони мають вбудовані вузли контролю температури і забезпе-ють електростатичну захист.
При ручному пайку з використанням бессвінцо-вих припоев дуже важливо стан жала паяльні-ка і час нагрівання місця пайки. При безсвинцевої технології пайки припої містять олово в великих кількостях, що призводить до більш інтенсивного руйнування покриття жала, до частих його замін. На покриття жала паяльника або паяльної станції впливають більш активні флюси і підвищена тим-пература пайки, яка може досягати 343 ° С.
Для пайки елементів випускаються флюси на основі неактивованої або активованої каніфолі, залишки якої, при необхідності, можна видаляти уайтспиритом. Існує також індикаторний флюс-гель, до складу якого вхо-дит індикатор активності. Після монтажу флюс знебарвлюється, що показує, що активні со-ставлять флюсу в місці пайки відсутні.
Для лудіння тиснув при пайку безсвинцевої припоями існують спеціальні склади на основі SnAg, звані активаторами тиснув. У ак-тіватор занурюють нагріте жало з подальшою обтиранням і покриттям припоєм, який вико-зуется.
Для пайки припоями, що не містять свинець, застосовують спеціально розроблені жала, кото-які мають до 5-7 шарів різних металів. Те-ло жала виконано з електролітичної міді, зовнішній шар - хром, потім йде шар нікелю, шар заліза. Робоча поверхня жала в заводських умовах покривається оловом. Мідне жало порожнисте. Всередині воно вкрите шаром нікелю. У типах припоїв паяльних станцій датчик температури розташовуючись-ється на кінці нагрівального елементу, що вводиться-го в порожнину жала якомога ближче до місця пайки.
У домашніх умовах для залуження жала необхідно очистити його від припою, не використовуючи напилки, надфіля і методи, які можуть пошкодити покриття мідного жала іншими метал-лами. До повного нагріву жала його частково по-кривают каніфоллю. У кристалічну каніфоль поміщають невелику кількість припою. Під шаром каніфолі залужівает розплавленим при-співаємо жало паяльника.
При визначенні «на око», за якою технологією виконаний монтаж того чи іншого пристрою, потрібно пам'ятати, що при монтажі безсвинцевої припоями паяні з'єднання має матову поверхню і більш виражену кристалічну структуру.