Что такое припой для пайки. Припой для пайки: виды, свойства и критерии выбора

Что такое припой для пайки и какие виды существуют. Как правильно выбрать припой в зависимости от задачи. Какими свойствами обладают различные типы припоев. На что обратить внимание при выборе припоя для пайки.

Что такое припой и для чего он используется

Припой — это металл или сплав с низкой температурой плавления, применяемый при пайке для соединения деталей. Основная задача припоя — обеспечить прочное механическое и надежное электрическое соединение между компонентами.

Ключевые характеристики припоя:

• Температура плавления ниже, чем у соединяемых металлов
• Хорошая электропроводность
• Способность смачивать поверхности и заполнять зазоры
• Образование прочного соединения после застывания

При пайке припой нагревают до температуры плавления, он растекается по поверхностям деталей, заполняет зазоры между ними и при остывании образует прочное соединение. Правильно подобранный припой обеспечивает надежный контакт и долговечное соединение компонентов.

Классификация припоев по температуре плавления

По температуре плавления припои делятся на две основные группы:

Мягкие припои

Температура плавления до 300°C. Обладают невысокой механической прочностью — предел прочности на растяжение 16-100 МПа. Используются для пайки электронных компонентов, где не требуется высокая механическая прочность.

Твердые припои

Температура плавления выше 300°C. Имеют высокую механическую прочность — предел прочности на растяжение 100-500 МПа. Применяются там, где нужна повышенная прочность соединения.

Как выбрать между мягким и твердым припоем:

• Для электроники и печатных плат — мягкие припои
• Для силовых соединений — твердые припои
• Чем выше рабочая температура изделия, тем более тугоплавкий припой нужен

Основные виды припоев по составу

Оловянно-свинцовые припои

Классические припои на основе олова и свинца. Маркируются ПОС с указанием процентного содержания олова. Например, ПОС-40 содержит 40% олова и 60% свинца.

Преимущества:

• Низкая температура плавления
• Хорошая растекаемость
• Удобство в работе
• Доступная цена

Недостатки:

• Токсичность свинца
• Запрет на использование во многих странах

Бессвинцовые припои

Экологически безопасные припои без содержания свинца. Основные типы:

• Оловянно-медные (SAC) — сплав олова, серебра и меди
• Оловянно-медно-никелевые (SN100C)
• Висмутовые припои

Преимущества:

• Экологическая безопасность
• Соответствие современным стандартам

Недостатки:

• Более высокая температура плавления
• Худшая растекаемость
• Выше стоимость

Специальные виды припоев

Серебросодержащие припои

Припои с добавлением серебра. Маркируются ПСр с указанием процента серебра. Например, ПСр45 содержит 45% серебра.

Особенности:

• Высокая прочность соединения
• Хорошая электропроводность
• Устойчивость к коррозии
• Применение в ответственных изделиях

Медно-цинковые припои

Твердые припои на основе меди и цинка. Маркируются ПМЦ.

Характеристики:

• Высокая температура плавления (700-900°C)
• Повышенная механическая прочность
• Применение для пайки сталей, меди, латуни

Низкотемпературные припои

Припои с температурой плавления ниже 180°C. Например, сплав Розе (ПОС-50) с температурой плавления 90-100°C.

Области применения:

• Пайка термочувствительных компонентов
• Ювелирное дело
• Изготовление предохранителей

Форма выпуска припоев

Припои выпускаются в различных формах для удобства применения:

• Проволока — наиболее распространенная форма для ручной пайки
• Прутки — для машинной пайки и лужения
• Паста — для пайки SMD-компонентов
• Шарики — для BGA-микросхем
• Лента — для автоматизированной пайки

Выбор формы зависит от метода пайки и типа соединяемых компонентов. Для любительской и мелкосерийной пайки чаще всего используется припой в виде проволоки.

Критерии выбора припоя

При выборе припоя следует учитывать несколько ключевых факторов:

Температура плавления

Важно подобрать припой с температурой плавления, подходящей для паяемых материалов и компонентов. Она должна быть ниже температуры плавления основного металла, но достаточно высокой для обеспечения прочного соединения.

Прочность соединения

Механическая прочность паяного соединения зависит от состава припоя. Для ответственных соединений выбирают более прочные припои, например, с добавлением серебра.

Электропроводность

В электронике важна хорошая электропроводность припоя. Лучшей проводимостью обладают припои с высоким содержанием олова и серебра.

Совместимость с паяемыми материалами

Припой должен хорошо смачивать поверхности соединяемых деталей и не вызывать их коррозию. Важно учитывать совместимость припоя с конкретными металлами.

Экологичность

В современных условиях все больше внимания уделяется экологической безопасности. Предпочтение отдается бессвинцовым припоям, особенно в бытовой электронике.

Стоимость

Цена припоя может существенно различаться в зависимости от состава. Необходимо найти оптимальное соотношение цены и качества для конкретной задачи.

Как правильно выбрать припой для конкретной задачи

Алгоритм выбора припоя:

1. Определите тип соединяемых материалов
2. Учтите рабочую температуру изделия
3. Оцените требуемую прочность соединения
4. Выберите температуру плавления припоя
5. Определитесь с составом припоя (свинцовый или бессвинцовый)
6. Подберите подходящую форму выпуска
7. Сравните характеристики и цены разных марок

Правильно подобранный припой обеспечит качественное и надежное соединение компонентов, что критически важно для работоспособности и долговечности электронных устройств.

Часто задаваемые вопросы о припоях

Чем опасен свинцовый припой?

Свинец токсичен и может накапливаться в организме, вызывая серьезные проблемы со здоровьем. При пайке свинцовым припоем выделяются вредные пары. Поэтому его использование ограничено, особенно в бытовой электронике.

Можно ли использовать бессвинцовый припой вместо свинцового?

Да, в большинстве случаев бессвинцовый припой может заменить свинцовый. Однако нужно учитывать более высокую температуру плавления и возможные отличия в работе. Может потребоваться корректировка режимов пайки.

Какой припой лучше для начинающих?

Для начинающих радиолюбителей оптимально подойдет припой ПОС-61 или его бессвинцовый аналог. Он имеет низкую температуру плавления, хорошо растекается и прост в использовании.

Как выбрать диаметр припоя?

Диаметр припоя выбирают в зависимости от размера паяемых деталей: — 0,5-0,8 мм для мелких SMD-компонентов — 1-1,5 мм для большинства радиодеталей — 2-3 мм для крупных соединений

Нужно ли использовать флюс при пайке?

Большинство современных припоев содержит флюс внутри. Однако дополнительное применение флюса улучшает качество пайки, особенно при работе с окисленными поверхностями. Выбирайте флюс, совместимый с используемым припоем.

Припой для пайки: классификация, свойства, критерии выбора

Электрическое соединение радиоэлементов производится посредством пайки, которая  позволяет отремонтировать многие бытовые приборы и устройства. В некоторых ситуациях пайка соединяет те элементы, которые нельзя соединить даже сваркой. Современные технологии и приспособления для пайки позволяют охватывать достаточно широкий диапазон материалов. Но удовлетворить всем условиям работы одна соединительная среда не может, поэтому на практике применяются различные припои для пайки.

Что такое припой?

Припой представляет собой смесь легкоплавких металлов, которые способны обеспечить хороший контакт между двумя поверхностями, получаемый в результате пайки. При нагревании припой переходит из твердого в жидкое состояние, которое обеспечивает растекание по периметру припаиваемой детали или в месте их контакта. При этом происходит фиксация на молекулярном уровне за счет высокой степени адгезии.

По составу припои могут включать самые различные компоненты, предоставляющие им необходимые эксплуатационные свойства. Однако преимущественное большинство состоит из смеси свинца и олова, первый из которых обеспечивает твердость и тугоплавкость, а второй легкость и снижает температуру плавления. Также в составе могут быть и другие компоненты: серебро, никель, цинк, медь, кобольд, висмут, сурьма и другие.

Из-за многокомпонентности состава процесс расплавления также проходит несколько этапов: сначала разрежаются наиболее легкоплавкие составляющие, тугоплавкие в этот момент остаются в виде кристаллов. Затем плавятся и  они, смесь становится однородной и обеспечивает максимальное заполнение и контакт. Однако вместе с припоем используются флюсы, обеспечивающие лучшее заполнение и защиту от окисления.

Классификация

Все критерии классификации припоев представляют собой довольно обширную сферу, которая под силу, пожалуй, лишь узкопрофильным  специалистам. Поэтому для упрощения подборки конкретные марки ее изготавливают для конкретных целей – паять алюминий, ювелирные изделия, медную проволоку, радиокомпоненты и т. д. Главное, на что вам следует обратить внимание – это температурный параметр. Так как, к примеру, пайку микросхемы нельзя выполнять той же маркой ПОС, что и соединение жил кабеля, так как чувствительный компонент может сгореть и выйти со строя.

Припои для пайки классифицируются по следующим критериям:

• по способу подачи флюса – безфлюсовые и самофлюсующиеся, для первых флюс подается отдельно, вторые содержат его в своем составе;

Рис. 1. Самофлюсующиеся и с подачей флюса

• по основному паяльному элементу – оловянные припои, никелевые, кобальтовые, марганцевые, титановые, серебряные, циркониевые, ванадиевые, смешанные и т.д.
• по способу получения – бывают готовые или формируемые непосредственно во время пайки;
• по растворимости компонентов – встречаются полностью расплавляемые и частично;
• по форме выпуска – оловянная проволока, пруток, чушки, лист, гранулы, паста;

Форма выпуска припоя

• по температуре плавления – существуют те, которые переходят в жидкое состояние при низкой и при высокой температуре.

При выборе оловянно-свинцового припоя наиболее важным критерием является последний, поэтому на нем мы и остановимся более детально.

Легкоплавкие (мягкие).

К легкоплавким припоям относятся такие составы, которые переходят в жидкое состояние при температуре от 145 до 400°С. Но, при этом они обеспечивают относительно небольшую прочность, для легкоплавких сплавов сопротивление на разрыв составляет не более 7кг/мм². Наиболее распространенные – оловянно-свинцовые.  Чаще всего мягкие припои используются в радиоэлектронике для печатных плат или деталей.

Тугоплавкие (твердые).

Твердые припои обладают значительно большей механической прочностью, но их температура плавления составляет более 400°С, что является неприемлемым для большинства радиодеталей, так как они могут пострадать даже от касания разогретым жалом паяльника. Двумя наиболее крупными группами в этой категории являются медные и серебряные составы. Медные сплавы, как правило, соединяются с цинком, но они слишком хрупкие, поэтому подходят для твердых сплавов, испытывающих только статическую нагрузку. Серебряные припои являются универсальными и могут использоваться для пайки любых точек соединения, однако стоимость этих марок также довольно высокая.

Паяльные пасты.

Паяльные пасты также представляют собой компонент для пайки радиодеталей, но применяются они для мелких элементов из легкоплавкого металла. Состав пасты содержит измельченные кусочки припоя в растворе жидкого  флюса. Их используют в тех платах или устройствах, где воздействие высокой температуры может нанести вред оборудованию. Пасты, как правило, паяются феном без электрического паяльника, или могут просто наноситься в качестве проводящего клеевого состава.

Нанесение смеси для пайки в точку крепления выводов наносится порционно и может выполняться при помощи специального трафарета, шприца или каплеструйным картриджем.

Рис 3. Нанесение паяльной пасты принтером, шприцом, трафаретом

Однако применение пасты для пайки обуславливает целый ряд требований, которые должны соблюдаться:

• перед началом вскрытия емкости обязательно выдерживается в комнатной температуре хотя бы 2 часа, использовать средства принудительного нагрева припоя для этого запрещено;
• после вскрытия смесь обязательно перемешивается до получения однородного вещества, так как в ходе хранения флюс может отделяться от припоя;

Рис. 4. Размешивается до однородной смеси

• перед нанесением поверхность должна очищаться от возможных примесей и загрязнителей, при длительной пайке процедура повторяется каждые 45 минут;
• монтаж электронных компонентов в нанесенную пасту должен производиться за 60 минут, иначе она начнет утрачивать свойства;
•  после пайки остатки и излишки пасты отмывают, существуют те, которые отмываются обычной водой, другим требуется растворитель, некоторые могут не смываться.

Крайне негативно на функциональных характеристиках такого припоя сказывается помещение в среду с высокой или низкой температурой, а также воздействие влаги.

Бессвинцовые припои.

Изначально, причиной создания припоя без содержания свинца была потребность исключить вредное влияние на окружающую среду и человеческий организм. Такие припои массово используются для пайки алюминия или стали в пищевой промышленности, для труб подачи питьевой воды, лабораторного оборудования и инструментов.

Всего выделяют три наиболее распространенные группы бессвинцовых припоев:

• олово с медью – применяется для высокотемпературной пайки, относится к тугоплавким припоям, хорошо подходит для работы по медным изделиям;
• олово с серебром – подходят для низкотемпературной пайки, обеспечивают лучший контакт, чем у свинцовых припоев, но они имеют высокую цену.
• олово и с медью, и с серебром – также является мягким вариантом, который обладает меньшей стоимостью, чем предыдущий, и практически ничем не уступает ему в качестве соединений.
• олово с висмутом и серебром – может применяться для пайки меди при низких температурах;
• олово с цинком и висмутом – более дешевый вариант предыдущего, но имеет ряд сложностей в применении.

Основные свойства припоев

При выборе конкретной марки припоя для пайки медных проводов или алюминиевых сплавов необходимо руководствоваться их техническими характеристиками.

Однако для всех составов можно выделить перечень основных свойств:

• смачиваемость – показывает, насколько хорошо припой обволакивает и прилипает к паяемым деталям;
• прочность – определяет способность выносить механические усилия и нагрузки, для этот в состав могут добавлять бор, железо, никель цинк или кобальт;
• пластичность – способность к деформации, достигается за счет присадок из марганца, висмута, лития и т.д.;
• устойчивость к высоким температурам – важна для пайки твердыми сплавами, которые находятся в котельных, печах, трубопроводах, нагревательных приборах, свойство достигается путем добавления вольфрама,  циркония, ванадия, гафния, ниобия и т.д.
• устойчивость к коррозионному разрушению – повышается путем легирования медью или никелем.

Критерии выбора

Выбирая какой-либо состав для лужения медных деталей или пайки проводов важно учитывать ряд факторов, который повлияет и на качество работы, и на полученный результат.

Среди таких критериев, в первую очередь, обращают внимание на:

• типы соединяемых элементов, из какого материала изготовлены, их толщина и параметры соединяемых поверхностей;
• способ пайки, для которого подбирается припой – медным жалом классического паяльника, феном, паяльной станцией и т.д.;
• допустимый температурный режим – температура  плавления припоя должна быть меньше температуры плавления соединяемых элементов;
• наличие механического воздействия – определяется статическая или динамическая, возможно, вибрационная;
• устойчивость к агрессивной среде – для преждевременного разрушения припоя его тип должен предусматривать устойчивость к влаге, температуре, газам, пыли и прочим факторам, воздействующим на него в процессе эксплуатации.

Самые используемые марки

Наиболее популярными видами являются припои ПОС, в их основе свинец и олово, маркирующиеся ПОС-40, 60, 80 и т.д., здесь числовое обозначение указывает на процентное содержание олова. Выпускаются, как правило,  в форме паяльной проволоки, в зависимости от процентного соотношения основных компонентов могут относиться как к легкоплавким, так и к тугоплавким маркам.

Применяются для пайки меди, алюминия, латуни, бронз и других металлов:

• ПОС-90 – хорошо подходит для пищевой индустрии;
• ПОС-40 – используют для труб и деталей из латуни, железа и т.д.;
• ПОС-30 – в  кабельных соединениях;
• ПОС-61 – для работы с радиодеталями.

Из серебросодержащих марок часто встречаются припои ПСр- 15, 25,45, 65, 70, число после буквенного обозначения указывает на процент серебра. Этот тип охватывает как пайку меди в высокоточных приборах, так и медицинскую сферу.

Сплав Розе также называемый ПОСВ-50, один из припоев с самой низкой температурой плавления – от 90 до 100°С. Применяется в ювелирном деле, в пайке печатных плат, для плавких вставок и т.д.

Рис. 5. Сплав Розе

Видео в развитие темы

Литература.

При написании статьи использовалась следующая техническая литература:

• ГОСТ 17325-79. ПАЙКА И ЛУЖЕНИЕ. Основные термины и определения.
• ГОСТ 21930-76. Припои оловянно-свинцовые в чушках. Технические условия.
• Гуляев А. П. Металловедение. М.: «Металлургия» 1986 г. 544 с.

Припой | это… Что такое Припой?

Катушка оловянно-свинцового припоя

Припой — металл или сплав, применяемый при пайке для соединения заготовок и имеющий температуру плавления ниже, чем соединяемые металлы. Применяют сплавы на основе олова, свинца, кадмия, меди, никеля и др.

Пайку осуществляют или с целью создания механически прочного (иногда герметичного) шва, или для получения электрического контакта с малым переходным сопротивлением.

При пайке места соединения и припой нагревают. Так как припой имеет температуру плавления значительно ниже, чем соединяемый металл (или металлы), то он плавится, в то время как основной металл остаётся твёрдым. На границе соприкосновения расплавленного припоя и твёрдого металла происходят различные физико-химические процессы. Припой смачивает металл, растекается по нему и заполняет зазоры между соединяемыми деталями. При этом компоненты припоя диффундируют в основной металл, основной металл растворяется в припое, в результате чего образуется промежуточная прослойка, которая после застывания соединяет детали в одно целое.

Выбирают припой с учётом физико-химических свойств соединяемых металлов, требуемой механической прочности спая, его коррозионной устойчивости и стоимости. При пайке токоведущих частей необходимо учитывать удельную проводимость припоя.

Классификация припоев

Припои принято делить на две группы — мягкие и твёрдые. К мягким относятся припои с температурой плавления до 300 °C, к твёрдым — выше 300 °C. Кроме того, припои существенно различаются по механической прочности. Мягкие припои имеют предел прочности при растяжении 16—100 МПа, а твёрдые — 100—500МПа.

Мягкими припоями являются оловянно-свинцовые сплавы (ПОС) с содержанием олова от 10 (ПОС-10) до 90% (ПОС-90), остальное свинец. Проводимость этих припоев составляет 9—15% чистой меди. Большое количество оловянно-свинцовых припоев содержит небольшой процент сурьмы (такие припои обозначаются ПОССу).

Температура плавления ПОС:

ПОС15 — 280’C.

ПОС25 — 260’C.

ПОС33 — 247’C.

ПОС40 — 235’C.

ПОС64 — 183’C.

ПОС90 — 220’C.

Наиболее распространёнными твёрдыми припоями является медно-цинковые (ПМЦ) и серебряные (ПСр) с различными добавками.

Температуры плавления ПСр и ПМЦ:

ПСр10 — 830’С.

ПСр12 — 785’С.

ПСр25 — 765’С.

ПСр45 — 720’С.

ПСр65 — 740’С.

ПСр70 — 780’С.

ПМЦ36 — 825’С.

ПМЦ42 — 833’С.

ПМЦ51 — 870’С

Появление гибридной технологии для создания электронных плат обусловило появление нового типа припоев: так называемых паяльных паст, пригодных как для обычной, так и трафаретной пайки элементов гибридных схем. Паяльные пасты представляют собою сложную дисперсию, в которой дисперсной фазой являются микро- и наноразмерные частицы припоя и, возможно, твёрдых компонентов флюса, а дисперсной средой являются жидкие компоненты флюса и летучие растворители.

В связи с повышением внимания общества к вопросам экологии теперь при выборе припоев более серьёзно учитывают токсичность его компонентов. В электротехнике и электронике (особенно в бытовой) всё чаще используют бессвинцовые припои.

См. также

• Легкоплавкие сплавы
• Медно-цинковый припой
• Флюс

Что такое припой » Electronics Notes

Обзор того, что такое припой, типы, используемые для пайки электроники, и как его можно использовать для пайки в электронных конструкциях.

---

Учебное пособие по пайке Включает:
Основы пайки Ручная пайка: как паять Паяльники Инструменты для пайки Припой — что это такое и как им пользоваться Распайка — секреты, как это сделать правильно Паяные соединения припой для печатных плат

См. также: Методы пайки SMT для сборки печатных плат

---

Хотя припой широко используется в электронной промышленности, а также для соединения компонентов и их закрепления на месте, иногда полезно спросить, что такое припой, чтобы понять, что это такое и как его лучше всего использовать.

Припой, очевидно, является ключевым элементом в любой форме конструкции электроники, где используется пайка. Он обеспечивает механическое и электрическое соединение, необходимое для удержания компонентов на месте после сборки схемы. В то время как механическая прочность важна, также необходимо убедиться, что паяное соединение обеспечивает хорошее электрическое соединение между двумя соединениями, требующими соединения. Это может быть удовлетворительно достигнуто только в том случае, если среда, то есть припой, соединяющий их, хорошо проводит электричество.

Еще одно требование к материалу, из которого изготовлено соединение, заключается в том, что он должен быть простым и удобным в использовании. Преимущество припоя в отличие от других смесей или чистых металлов заключается в том, что он плавится при относительно низкой температуре. Это означает, что его можно использовать в конструкции электронного оборудования.

Что такое припой?

Традиционный припой, который раньше использовался для пайки в электронной промышленности, представлял собой смесь олова и свинца. Различные типы припоя используются для разных целей. Припой, конечно, используется в сантехнике. Тип припоя, используемый для электроники, обычно содержит 60% олова и 40% свинца. Его часто называют припоем «60/40». Это так называемая «эвтектическая смесь». Хотя это химический термин, в основном этот тип смеси плавится при температуре значительно ниже ожидаемой.

В дополнение к металлическим компонентам также требуется флюс для обеспечения хороших соединений. Флюс представляет собой кислую смесь, которая помогает удалить оксиды из области соединения и, следовательно, помогает припою легко растекаться по соединению и формировать хорошее сцепление. Флюс можно увидеть в виде коричневой жидкости при нагревании припоя, иногда он выделяет едкий дым, который может действовать как раздражитель. Это одна из причин, по которой пайку всегда следует выполнять в хорошо проветриваемом помещении.

Для припоя сантехники используется отдельный флюс, а для припоя электроники он содержится в самом припое. Припой, используемый в электронике, обычно представляет собой проволоку, и если ее аккуратно разрезать, можно увидеть небольшие жилы флюса, проходящие через припой. Содержащееся количество подходит для изготовления соединений электроники, и отдельный флюс никогда не следует использовать.

Размеры под пайку

Припой для электронных конструкций продается в виде тонкой проволоки. При пайке это облегчает обращение и нанесение на место, где должно быть выполнено паяное соединение. Доступны различные размеры припоя, и при покупке необходимо будет сделать выбор. Для большинства применений пайки электроники это мало что изменит. Более тонкая проволока гораздо лучше подходит для тонкой работы. Если он используется для обычной пайки, то тонкий припой может быть немного менее удобным, поскольку для нормального соединения используются более длинные отрезки.

Различные производимые припои обычно указываются либо в стандартном калибре проволоки (SWG), либо в американском калибре проволоки (AWG). Для большинства печатных плат и общих работ по пайке выбирайте припой 20–22 SWG (19–21 AWG), хотя для больших соединений лучше подойдет более толстый припой, возможно, 18 SWG (16 AWG).

Бессвинцовый припой

Стремление уменьшить количество свинца, используемого по экологическим и санитарным причинам, в настоящее время широко используется бессвинцовый припой. Европейская директива требует, чтобы припои, содержащие свинец, не использовались в коммерческих целях. Это означает, что для любой пайки любителем традиционный припой, содержащий свинец, будет недоступен.

Традиционный оловянно-свинцовый припой заменяется другими типами бессвинцового припоя. На рынке появляется разнообразие. Один тип содержит 99,3% олова и 0,7% меди. Он имеет очень похожую температуру плавления на оловянно-свинцовый припой и плавится при температуре около 227°C. Другой тип продается и содержит небольшое количество серебра. Хотя он немного дороже оловянно-медного припоя, он имеет более низкую температуру плавления – около 217°С. Этот второй тип припоя иногда продается как «бессвинцовый серебряный припой». Однако следует помнить, что в нем мало серебра, и на рынке есть другие серебряные припои. Эти припои продаются в катушках или в дозаторах так же, как продается традиционный оловянно-свинцовый припой.

При использовании эти новые бессвинцовые припои работают так же, как и традиционные припои. Хотя температура плавления немного выше, обычно это незаметно при использовании обычных паяльников. Также не считается, что есть какие-либо другие различия в методе использования. Поэтому это не должно представлять проблемы для домашнего строителя или любителя.

Резюме

Приступая к сборке электронных схем, важно выбрать припой, подходящий для работы, а не тип припоя, используемый для водопровода и т. д. С новыми директивами по использованию бессвинцового припоя эти новые формы припоя теперь широко доступны и, очевидно, должны использоваться, если это возможно.

При пайке следует соблюдать все меры предосторожности, чтобы горячий паяльник не мог вызвать травму или возгорание, и, кроме того, необходимо обеспечить, чтобы пайка выполнялась в хорошо проветриваемом помещении, чтобы пары флюса не вдыхались. Необходимо соблюдать общие правила техники безопасности, чтобы гарантировать отсутствие травм или угроз для здоровья, и таким образом можно безопасно сконструировать и спаять схемы. Конечным результатом может быть гордость за построенную схему.

Хотя в электронной промышленности припой считается само собой разумеющимся, часто бывает полезно спросить, что такое припой, чтобы лучше понять его природу и свойства, чтобы его можно было правильно использовать и получить лучшие результаты.

Другие идеи и концепции строительства:
Пайка Пайка компонентов SMT ESD — электростатический разряд производство печатных плат Сборка печатной платы
   Вернуться в меню «Технологии строительства». . .

Руководство по материалам и типам припоя

Рисунок 1: Проволока для припоя

Припой представляет собой сплав с низкой температурой плавления; он навсегда связывает две или более металлических поверхностей. Доступны различные типы припоев, например, на основе свинца, без свинца и на основе серебра, каждый из которых имеет свои уникальные свойства и преимущества. Выбор подходящего типа припоя и флюса имеет важное значение для обеспечения прочности, долговечности и долговечности соединения. В этой статье рассматриваются различные типы припоев, их особенности и области применения.

Содержание

• Типы припоя
• Форм-фактор
• Что такое холодная пайка
• Что такое фитиль припоя
• Критерии выбора
• Часто задаваемые вопросы

Посмотрите наш онлайн-выбор паяльного оборудования!

• паяльные станции

• припой

• паяльные жала и насадки

• Паяльные стойки и очистка

Типы припоя

Понимание различных типов припоя и их свойств важно для обеспечения того, чтобы паяное соединение могло выдерживать внешние и механические нагрузки, которым оно будет подвергаться.

• В тех случаях, когда соединение будет подвергаться воздействию высоких температур, крайне важно выбрать припой с высокой температурой плавления, чтобы предотвратить плавление или ослабление соединения. Например, серебряный припой имеет температуру плавления от 630 до 825 °C (1136–1517 °F) и обычно используется в высокотемпературных приложениях.
• Для применений, требующих высокопрочных соединений, например, в аэрокосмической или автомобильной промышленности, потребуются припои с более высокой прочностью на растяжение и сдвиг, например оловянно-свинцовый припой.
• Для приложений, связанных с чувствительными электронными компонентами, предпочтительнее использовать низкотемпературные припои с низкой температурой плавления (такие как припой на основе висмута-олова и индия), чтобы предотвратить тепловое повреждение.

Выбрав правильный тип припоя, вы можете обеспечить прочное, надежное и долговечное соединение, которое будет соответствовать конкретным требованиям вашего приложения.

Припой на основе свинца

Припой на основе свинца содержит свинец в качестве одного из основных компонентов. Оловянно-свинцовый припой, наиболее распространенный свинцовый припой, содержит примерно 60 % олова и 40 % свинца. Олово добавляют из-за его более низкой температуры плавления. Кроме того, свинец предотвращает рост оловянных усов (небольшие волосовидные выступы, называемые усами, растут на поверхности олова, что приводит к коротким замыканиям). Свинцовый припой широко используется в различных областях, включая электронику, сантехнику и металлообработку.

• Преимущества: Существует несколько причин для выбора припоя на основе свинца:
  • Более низкая температура плавления по сравнению с бессвинцовыми типами
  • Хорошо растекается (припой легко растекается и прилипает к спаиваемым поверхностям, образуя гладкое и однородное соединение)
  • Легче работать с
  • Быстрее довести до рабочей температуры
  • Низкая стоимость
  • Недостатки: Из-за опасений по поводу потенциального риска для здоровья, связанного с воздействием свинца, многие страны запретили или ограничили использование свинцового припоя в определенных областях, особенно в тех, которые связаны с питьевой водой или продуктами питания. Во многих случаях в настоящее время используются бессвинцовые альтернативы.

Бессвинцовые припои

EPA (Агентство по охране окружающей среды) установило правила использования бессвинцовых труб, фитингов, приспособлений, припоя и флюса для питьевой воды, требующих не более 0,2% свинца при использовании по отношению к припою. и поток. Бессвинцовый припой обычно содержит комбинацию металлов, таких как олово, медь, серебро, а иногда и небольшое количество других металлов.

• Преимущества: Использование бессвинцового припоя имеет много преимуществ, включая снижение воздействия на окружающую среду и повышение безопасности для рабочих, работающих с припоем. Кроме того, во многих странах действуют правила, требующие использования бессвинцового припоя в определенных областях, особенно связанных с питьевой водой или продуктами питания.
• Недостатки: Одна из проблем бессвинцовых припоев заключается в том, что они часто требуют более высоких температур плавления, чем припои на основе свинца. Это может затруднить работу с ним, так как может привести к повреждению электронных компонентов при неправильном использовании. Кроме того, физические и механические свойства бессвинцового припоя могут немного отличаться от свойств припоя на основе свинца, что влияет на его пригодность для определенных применений.

Припой с флюсовым сердечником

Припой с флюсовым сердечником содержит флюсовый сердечник внутри проволоки припоя. Флюс — это материал, который помогает очищать и подготавливать соединяемые металлические поверхности, удаляя оксиды, загрязнения и другие примеси. Это также помогает облегчить течение расплавленного припоя за счет снижения поверхностного натяжения и предотвращения окисления в процессе пайки.

Флюсовое ядро ​​внутри проволоки для припоя содержит смесь органических и неорганических соединений, предназначенных для взаимодействия с металлическими поверхностями при их нагревании в процессе пайки. Существует две формы припоя с флюсовым сердечником.

• Канифольный сердечник: Припой Канифольный сердечник содержит флюс на основе канифоли внутри проволоки припоя. Канифоль — это природная смола, полученная из сосен и обычно используемая в качестве флюса в электронике и других приложениях. Канифольный флюс не вызывает коррозии и оставляет следы, которые легко очистить, что делает его популярным выбором для деликатных применений.
• Кислотные сердечники: Припой с кислотным сердечником содержит кислотный флюс внутри проволоки припоя. Кислотный флюс обычно изготавливается из соляной кислоты или хлорида цинка и используется для пайки металлов, таких как медь, латунь и цинк. Кислотный флюс вызывает коррозию и может повредить другие металлы, поэтому важно использовать его только на некоторых металлах и очищать поверхности после пайки.

По мере плавления проволоки припоя ядро ​​флюса высвобождается и очищает соединяемые поверхности. Это облегчает растекание припоя и создает более прочное и надежное соединение.

• Преимущества: Припой с флюсовым сердечником устраняет необходимость в отдельном применении флюса, что экономит время и усилия. Это выгодно для пайки в местах, где доступ затруднен или нет возможности отдельно нанести флюс.
• Недостатки: Флюса в сердечнике припоя может быть недостаточно для некоторых применений, особенно для больших или сложных соединений. Кроме того, он может оставить след, который может потребовать дополнительной очистки после завершения процесса пайки.

Рис. 2. Пайка печатной платы с помощью проволоки

Форм-фактор

Припой бывает нескольких видов, включая проволоку, заготовку припоя, пасту и порошок. Выбор между этими типами припоя требует тщательного изучения характеристик и применения каждого типа, как показано в таблице 1. Припой Пайка преформ Паяльная паста Внешний вид Тонкая металлическая проволока, покрытая флюсом Нарезанные кусочки припоя Смесь мелкодисперсного металлического припоя и флюса. Как пользоваться Отрежьте проволоку для припоя до нужной длины, а затем расплавьте ее паяльником или другим источником тепла. Поместите заготовку на соединяемые металлические поверхности, а затем нагрейте компоненты до температуры выше точки плавления припоя. Паяльная паста обычно наносится на контактные площадки печатной платы с помощью трафарета, что позволяет точно наносить и контролировать количество используемой паяльной пасты. После нанесения паяльной пасты на контактные площадки устанавливаются электронные компоненты. Вся сборка нагревается в печи оплавления, чтобы расплавить припой и создать постоянное электрическое соединение. Преимущества Прост в использовании, подходит для различных применений, может использоваться с различными типами флюса Преформы обеспечивают точный контроль количества припоя, используемого в каждом соединении, что помогает сократить количество отходов и улучшить стабильность. Они устраняют необходимость в грязных флюсовых материалах и могут помочь уменьшить пустоты припоя и другие дефекты в готовом изделии. Позволяет производить одновременную пайку нескольких компонентов, экономя время и повышая эффективность производства. Кроме того, паяльная паста идеально подходит для печатных плат высокой плотности, где традиционная пайка проводов может оказаться нецелесообразной. Ограничения Ограниченный контроль количества наносимого припоя может привести к беспорядку и может потребовать дополнительного флюса Перед нагревом преформы должны быть правильно размещены и выровнены на металлических поверхностях. Это требует особого внимания к деталям и специализированного оборудования, такого как подъемно-транспортные машины или автоматизированное сборочное оборудование. Паяльная паста требует бережного обращения и хранения во избежание высыхания или загрязнения флюсового материала, что может повлиять на качество паяных соединений. Применение Универсальные паяльные и ремонтные работы Автоматизированная сборка и точная конфигурация соединений Компоненты с мелким шагом и технология поверхностного монтажа

Таблица 1: Сравнение различных типов припоя в зависимости от их форм-фактора (физических характеристик)

Что такое холодная пайка

Холодная пайка происходит, когда припой частично расплавляется из-за недостаточного нагрева. Холодные суставы имеют грубый и неправильный вид, что приводит к нестабильности сустава. Если это произойдет, повторно нагрейте соединение, пока припой снова не потечет. Кроме того, убедитесь, что паяльник предварительно нагрет и работает с нужной мощностью.

Что такое фитиль для припоя

Фитиль для припоя, также известный как демонтажная оплетка или паяльный фитиль, представляет собой плетеный медный провод, используемый для удаления излишков припоя с печатной платы или электронного компонента. Медная оплетка фитиля припоя покрыта флюсом, который помогает удалить припой из обрабатываемого соединения или компонента.

Чтобы использовать фитиль для припоя, поместите плетеный провод на соединение или компонент и нагрейте его паяльником. Когда припой плавится, он втягивается в плетеный провод за счет капиллярного действия, эффективно удаляя его из соединения или компонента.

Фитиль для припоя особенно удобен для удаления избытка или нежелательного припоя, например, при исправлении паяного моста (когда два или более соединения случайно соединяются вместе с избытком припоя) или при замене компонента. Он также широко используется при утилизации электронных компонентов от старых или поврежденных устройств, поскольку позволяет удалить старый припой, чтобы освободить место для новых соединений.

Рис. 3: Фитиль для припоя

Критерии выбора

При выборе подходящего припоя для конкретного применения необходимо учитывать несколько важных критериев.

1. Применение и требования к прочности соединения:

• Выбирайте свинецсодержащие или бессвинцовые припои, если они применяются в электронике, сантехнике и ювелирном деле.
• Используйте припой с флюсовым сердечником в электронике и других точных приложениях, где соединения должны быть прочными, чистыми и без дефектов.
• Учитывайте требования к прочности паяного соединения. Это поможет определить тип сплава припоя и флюса, который обеспечит необходимую прочность и долговечность. Например, серебряный припой обычно содержит более 45 % серебра и может быть как свинцовым, так и бессвинцовым. Он особенно удобен для использования в механических соединениях из-за его превосходной прочности по сравнению со стандартным припоем. Однако из-за относительно высокой температуры плавления серебряный припой не подходит для соединения металлов с низкой температурой плавления.

2. Совместимость: Припой должен быть совместим с соединяемыми материалами и любыми покрытиями или обработкой поверхности этих материалов. Например, температура плавления припоя должна быть ниже температуры плавления соединяемых материалов; в противном случае материалы могут расплавиться или повредиться в процессе пайки. Кроме того, химический состав припоя должен быть совместим с соединяемыми материалами и любыми покрытиями или обработкой поверхности этих материалов. Например, некоторые металлы могут реагировать с определенными химическими веществами в припое и вызывать коррозию или другие повреждения.
3. Температура плавления: Температура плавления припоя должна быть ниже температуры плавления соединяемых материалов. Это предотвратит повреждение материалов и обеспечит правильное растекание припоя во время процесса пайки.
4. Факторы окружающей среды: Учитывайте условия окружающей среды, которым будет подвергаться соединение, например температура, влажность и химическое воздействие. Припой на основе свинца может нанести вред окружающей среде, если его не утилизировать должным образом, и его использование может быть ограничено или запрещено в некоторых регионах в соответствии с экологическими нормами. Если экологические соображения являются приоритетными, лучшим выбором может быть бессвинцовый припой или припой с флюсовым сердечником.
5. Простота использования: С припоем и флюсом должно быть легко работать, а процесс пайки должен быть простым и воспроизводимым. Это особенно важно для крупносерийного производства. Например, припой с флюсовым сердечником содержит флюс внутри проволоки припоя, что может упростить процесс пайки за счет устранения необходимости в отдельном нанесении флюса.
6. Соответствие нормативным требованиям: Убедитесь, что припой соответствует соответствующим нормативным требованиям, таким как RoHS (ограничение использования опасных веществ) или REACH (регистрация, оценка, разрешение и ограничение использования химических веществ).
7. Стоимость: Наконец, примите во внимание стоимость припоя и флюса и любое связанное с ними оборудование или технологические требования. Хотя стоимость не должна быть единственным рассматриваемым фактором, она важна во многих приложениях.

Прочтите нашу статью о пайке, чтобы получить пошаговое руководство о том, как припаять компонент к электронной плате.

Часто задаваемые вопросы

Из чего состоит припой?

Состав припоя может варьироваться в зависимости от его предполагаемого использования, но обычно он состоит из смеси металлов, таких как олово, свинец, серебро или медь.

Можно ли паять нержавеющую сталь?

Да, нержавеющую сталь можно паять, хотя это может быть затруднительно из-за ее высокой стойкости к окислению и низкой теплопроводности. Используйте припой с температурой плавления ниже температуры плавления стали. Также выбирайте паяльник, работающий при более высоких температурах.

В чем разница между флюсом и паяльной пастой?

Флюс для припоя используется для очистки поверхности металла, снижения поверхностного натяжения и защиты соединения от окисления, а паяльная паста используется для соединения компонентов с печатной платой путем расплавления припоя в пасте.

В чем разница между паяльной пастой и припоем?

Паяльная проволока представляет собой тонкую проволоку из металлического сплава, которая соединяет две металлические поверхности путем расплавления проволоки паяльником.