При сборке печатных плат используемые инструменты и припой – это лишь часть уравнения, необходимого для успешного создания надежной и долговечной электроники. Флюс является еще одним важным компонентом рецепта успеха, поскольку он играет жизненно важную роль в подготовке электронных компонентов и поверхности печатной платы, облегчает растекание припоя и связывает металл с контактными площадками и ножками компонентов, помогая их сплавлению.
В данном материале объясняется, что такое флюс, зачем он нужен, и исследуются несколько типов флюсов, обычно используемых в проектах по электронике.
Любой, кто когда-либо пробовал паять компоненты на печатной плате с нелужеными контактными площадками без флюса, знает, какие проблемы возникают при этом процессе. Припой с трудом прилипает к контактным площадкам или компонентам, а даже если и прилипает, то паяные соединения часто бывают хрупкими и плохого качества. Зачастую это происходит из-за комплекса факторов. Например, медные площадки на печатной плате начинают окисляться, как только они подвергаются воздействию воздуха после процесса травления. Этот тонкий слой окисления накапливается на поверхности, препятствуя правильному прилипанию припоя к меди. Кроме того, различные составы припоев могут привести к тому, что припою будет сложнее приклеиться к медным или позолоченным ножкам компонентов.
Именно здесь на помощь приходит флюс, поскольку этот химический продукт помогает подготовить поверхность печатной платы, удаляя окисление и смачивая поверхность. Кроме того, флюс помогает создать настоящую металлургическую связь между контактными площадками печатной платы и ножками компонентов, гарантируя, что паяные соединения не растрескаются при воздействии термических и физических нагрузок. Наконец, флюс также помогает предотвратить образование нового окисления во время процесса высокотемпературной пайки, которое обычно ускоряет окисление.
Как и припой, вы можете отличить типы флюсов, обычно доступных для использования в сборке электроники, по основному химическому веществу, используемому для создания флюса. Три основных типа: канифольный, не требующий очистки и водорастворимый флюс. В качестве альтернативы также можно классифицировать флюс в зависимости от его формы поставки, например, спрей, жидкость, паста или сердцевина, внедренная в припой.
Первый тип, флюс на основе канифоли, изготавливается из сока сосны, а затем растворяется в растворителе, обычно изопропиловом спирте. Полученный продукт имеет слегка кислую реакцию, что помогает растворить накопившийся мусор и окисление. В этом состоянии флюс называется канифольным флюсом типа R. Однако производители могут добавлять дополнительные кислотные активаторы, чтобы сделать флюс более агрессивным и повысить его способность растворять более тяжелые оксидные пленки, что может потребоваться при пайке при более высоких температурах, например, при использовании бессвинцового припоя. В зависимости от уровня активации флюсы подразделяются на RMA (мягко активированный канифоль) и RA (активированный канифоль). Из-за своей кислой природы этот флюс необходимо счищать с печатной платы после сборки, чтобы предотвратить его коррозию с течением времени.
Не требующий очистки флюс представляет собой канифольный флюс с минимальной активацией, поэтому удаление химикатов при сборке не требуется. Однако из-за пониженной кислотности этот тип флюсов не так эффективен при подготовке поверхностей к пайке и может оказаться непригодным для работы при более высоких температурах. Хотя это и не критично, очистка платы после сборки все же рекомендуется, поскольку флюс, не требующий очистки, может оставить после себя липкий остаток, который может притягивать пыль и со временем приводить к аппаратным сбоям в чувствительных компонентах.
Наконец, в водорастворимых флюсах используются синтетические смолы, что позволяет достичь золотой середины между флюсами, не требующими очистки, и флюсами типа R, поскольку они все еще достаточно агрессивны, что приводит к хорошо подготовленной и чистой поверхности для пайки, но при этом их легко очистить. После сборки этот флюс необходимо смыть с платы деионизированной водой вместо химических растворителей, что менее грязно и более экономично. Кроме того, некоторые водорастворимые флюсы также (в основном) имеют водную основу, что может снизить вредные выбросы в процессе пайки и лучше для работников и окружающей сред.
Большинству людей редко придется добавлять дополнительный флюс при пайке, поскольку они, скорее всего, будут использовать припой, который содержит флюс в сердечнике проволоки. Однако некоторые люди предпочитают добавлять дополнительный флюс в виде пасты, чтобы облегчить монтаж крупных компонентов, пайка которых требует высоких температур, таких как порты ввода-вывода и трансформаторы. Кроме того, использование флюса зависит от используемой техники и размера паяемых компонентов. Например, для пайки компонентов SMD оплавлением или горячим воздухом требуется паяльная паста, представляющая собой флюс с растворенным порошком припоя. Кроме того, распайка обычно требует добавления дополнительного флюса в форме жидкости или пасты, поскольку старый флюс, скорее всего, был очищен после производства, а старые паяные соединения, вероятно, со временем окислятся, что затрудняет удаление без дополнительных припоев.
© digitrode.ru