Proč potřebujete kalafunu při pájení?

Pájení je jednou z klíčových fází výroby elektronických produktů. Kvalita pájeného spoje určuje spolehlivost a životnost konečného produktu. K jeho zvýšení se používají speciální sloučeniny (tavidla) – v tomto článku se podíváme na jejich typy a funkce, které plní ve výrobním procesu.

Obecný popis procesu pájení

Ve své nejobecnější podobě je proces pájení vytvořením pájeného spoje mezi kovovými koncovými povrchy elektronických součástek a podložkami desek s plošnými spoji pomocí roztavené pájky. Když ztuhne, vytvoří mezi nimi vodivý most. Kvalita pájeného spoje závisí na následujících vlastnostech spojovaných kovových povrchů:

• Čistota. Při práci s kovy a při jejich skladování se v důsledku interakce se vzdušným kyslíkem a jinými účinnými látkami (například kyselinami) vytváří film skládající se z oxidů a solí. Zhoršuje kvalitu pájeného spoje, protože zabraňuje přímému kontaktu pájky s kovovým povrchem. Navíc se takový film tvoří i na povrchu samotné pájky při jejím zahřívání. Čím čistší jsou kovové povrchy bezprostředně při pájení, tím vyšší je kvalita pájeného spoje.
• Smáčivost. Pájka je v době pájení kapalinou (taveninou), která následně tuhne a tvoří pájený spoj. Aby to bylo spolehlivé, musí být spojované povrchy dobře navlhčeny roztavenou pájkou – to znamená, že se po nich musí rozprostřít, tvořit konkávní zaoblení a neshromažďovat se v kapce. Čím vyšší je tedy smáčivost styčných ploch, tím vyšší je kvalita pájeného spoje.

Kromě toho jsou důležité fyzikální a chemické vlastnosti samotné pájky – zejména povrchové napětí její taveniny. Čím nižší je tento indikátor, tím lépe se roztavená pájecí směs rozprostře po vývodu elektronické součástky a kontaktní ploše desky plošných spojů. To je nutné, aby se pájka při vytvrzení spolehlivěji přilepila na kovové povrchy díky adhezi.

Hlavní funkce tavidla

Na kovových površích se neustále tvoří filmy oxidů a solí. Jejich vzhled lze zcela eliminovat pouze nanesením izolačního povlaku, ale v tomto případě je pájení součástí nemožným. Jediným způsobem, jak odstranit filmy a zabránit jejich vzhledu během instalace elektronických součástek na desku s plošnými spoji, je použití tavidel. Tyto sloučeniny plní několik funkcí.

• Odstranění oxidového filmu. Tavidlo s ním chemicky interaguje, ničí ho a odstraňuje z kovových povrchů, aby byl zajištěn jejich spolehlivý kontakt s pájkou. Mechanismus působení toku v tomto případě může být odlišný. Například pájecí kyselina obsahující chlorid zinečnatý a kyselinu chlorovodíkovou rozpouští oxid železitý a tvoří chlorid železitý, který je značně těkavý, což usnadňuje odstraňování filmu. Pryskyřičné kyseliny v kalafuně při kontaktu s oxidovým filmem tvoří pevné, ale křehké soli, které se mechanicky odstraňují hrotem páječky.
• Zlepšený tok pájky. K tomu dochází snížením účinku povrchového napětí. Díky tomu se roztavená pájecí hmota rovnoměrně rozprostře (zavlhčí) po celém povrchu vývodu elektronické součástky a kontaktní plošky desky s plošnými spoji. Snížením povrchového napětí navíc lépe proniká kovovou strukturou a poskytuje mechanickou pevnost pájenému spoji.
• Ochrana kontaktních ploch. Při pájení se kontakty elektronických součástek a desek plošných spojů zahřívají, což může vést k jejich opětovné oxidaci. Tavidla při ničení starého oxidového filmu současně izolují kovový povrch od opakované interakce se vzdušným kyslíkem nebo jinými aktivními látkami. V okamžiku nanesení pájky se kompozice odpaří a nový oxidový film se nestihne vytvořit, čímž je zajištěn přímý kontakt kovových povrchů.

Některé typy tavidel navíc zlepšují kvalitu svaru a zvyšují elektrickou vodivost pájeného spoje.

Složení tavidla pro pájení

Pojem „tavidlo“ v pájení označuje různé látky na bázi organických a anorganických složek, jakož i jejich kombinace, které mají různé fyzikální a chemické vlastnosti. Obecně složení tavidla zahrnuje:

• Aktivátory, které působí na oxidový film a usnadňují jeho odstranění z kontaktních ploch;
• Chrániče, které vytvářejí ochrannou vrstvu a chrání kontaktní plochy před opětovnou oxidací;
• Rozpouštědla, která dodávají tavidlu potřebnou konzistenci a určují způsob jeho aplikace;
• Další přísady – stabilizátory, zahušťovadla, barviva a také aktivní složky, které zlepšují kvalitu pájeného spoje.

Většina tavidel používaných při výrobě elektronických produktů je na organické bázi. Mají menší chemickou aktivitu, a proto nezpůsobují korozi kontaktních ploch a materiálů elektronických součástek a desek plošných spojů.

Požadavky na tavidla

Chemické složení použitého tavidla je určeno vlastnostmi materiálů a výrobků, které se při pájení spojují. Zejména v radioelektronickém průmyslu je vyloučeno nebo omezeno použití kompozic obsahujících aktivní kyseliny – chlorovodíkovou, fosforečnou atd. Tyto vysoce aktivní složky dobře rozpouštějí oxidové filmy, ale působí i na samotný kov kontaktních ploch jeho korozi. Pokud technologický proces stále zahrnuje použití právě takových tavidel, musí být po pájení odstraněny jejich zbytky z povrchu desky.

Pro sektory elektronického průmyslu spojené s výrobou kritických elektronických produktů (např. letecký, energetický nebo vojenský sektor) je důležitá pevnost pájených spojů, která jim umožňuje odolat vysokému mechanickému, chemickému a klimatickému zatížení. Proto používají tavidla, která zajišťují nejkvalitnější rozprostření a vysokou přilnavost pájky ke kontaktním plochám.

Kromě toho se v posledních letech věnuje velká pozornost bezpečnosti a šetrnosti k životnímu prostředí elektronického průmyslu. Normy přijaté v Evropě, USA a dalších vyspělých zemích omezují používání škodlivých látek, které mohou poškodit zdraví pracovníků a způsobit znečištění životního prostředí. To nutí výrobce používat tavidla obsahující méně toxických složek.

Z technologického hlediska musí tavidlo splňovat následující požadavky:

• Rovnoměrné rozprostření po ošetřovaném povrchu pro lepší čištění od oxidů;
• Nižší viskozita a hustota ve srovnání s pájkou – to je nutné pro efektivní vytlačení tavidla z oblasti pájeného spoje přímo při pájení;
• Odolný vůči vysokým teplotám během tavení;
• Minimální dopad na materiály PP a elektronické součástky, pokud možno při zachování základních vlastností tavidla;
• Schopnost poskytovat vysoce kvalitní pájení na horizontálních i vertikálních plochách;
• Snadné odstranění zbytků tavidla po dokončení pájení.

V takových případech je často nemožné splnit všechny požadavky jedním tavidlem, při pájení lze použít několik sloučenin. Například tavidla obsahující organické a anorganické kyseliny účinně působí proti oxidům. A k ochraně vyčištěných kovových povrchů před reoxidací se používá kalafuna, vazelína a vosk.

Aplikace tavidla

Aplikace tavidla na zpracovávaný povrch závisí na typu pájených dílů, způsobu pájení a výrobních vlastnostech:

• Ručně pomocí štětce v kusové a malosériové výrobě při provádění oprav;
• Pomocí sítotisku – tato metoda se používá pro malo- a střední výrobu elektronických produktů;
• Automatizovaným způsobem pomocí dávkovačů a ultrazvukových trysek ve střední a velkosériové výrobě.

Tavidla jsou také součástí hotových pájecích past a dodávají se spolu s pájkou na pracovní plochu přímo při pájení.

Většina tavidel vyžaduje čištění po pájení – to platí zejména pro aktivní a aktivované sloučeniny, včetně organických a anorganických kyselin a solí. Tyto součásti jsou vysoce reaktivní a mohou způsobit korozi desky plošných spojů nebo pájených spojů. Tavidla No-clean nevyžadují povinné čištění, přesto se doporučuje zachovat čistý vzhled konečného elektronického výrobku a zjednodušit jeho následné opravy a servis.

Katalog společnosti SMTtech představuje řadu tavidel pro různé druhy pájení elektronických součástek. Prodáváme spotřební materiál od předních dodavatelů z Ruska a dalších zemí pro malé podniky, opravny atd., jakož i pro organizování velkovýroby.

Pájení – jedná se o spojení dílů mezi sebou, ke spojení těchto dílů se používají dvě hlavní součásti, a to pájka a tavidlo; Ani jeden proces pájení se neobejde bez materiálů, jako je pájka, tavidlo, kalafuna, někteří radioamatéři používají pájecí kyseliny, různé směsi atd. V tomto článku si o nich povíme.

<strong><img src=“https://m.radiomir96.ru/stati/getimgmy/w/300/300/transp/files/core/20836_image.jpg“ /></strong>

<strong>Pájka (cín).</strong>

Pájka – jedná se o kov nebo slitinu, používaný pro spojování a pájení rádiových součástek, má bod tání nižší než spojované kovy. Pájka pevně spojuje rádiové komponenty k sobě, rozprostírá se po nich a vyplňuje mezery nebo otvory mezi spojovanými částmi.

Pájky mohou být měkké – bod tání do 300°C a tvrdé – nad 300°C. Měkké pájky jsou slitiny cínu a olova.

Prodávají se ve svitcích, trubkách nebo ve formě tyčí. Pájky se dokonce prodávají s tavidlem, které se snadněji roztaví a kalafuna se pro pájení rádiových součástek obvykle nevyžaduje. Radioamatéři často používají pájku POS-61.

Při použití nízkoteplotních pájek je zapotřebí speciální tavidlo, protože standardní tavidlo je při nízkých teplotách neaktivní.

Bezolovnaté pájky mají bod tání vyšší nebo nižší než pájky olova a cínu. Cín-olovnaté pájky jsou smáčitelné lépe než pájky bezolovnaté a lze s nimi pájet pohodlněji. Švy při použití bezolovnatých pájek, které vznikají při dlouhodobém používání, jsou také horší než u pájek s obsahem olova.

<strong>Kalafuna.</strong>

Kalafuna může být smrková nebo borovicová, používá se k pájení rádiových součástek spolu s pájkou, urychluje pájení a podporuje rychlé cínování radio součástek. Pomáhá pájce přilnout k povrchu a rozetřít se po něm v lesklém filmu. Poté je součást velmi snadno pájena.

<strong>Flux.</strong>

Tavidlo je určeno k odstranění oxidů nebo mastných nečistot z kovového povrchu, zlepšení rozprostření tekuté pájky a smáčení pájené oblasti.
Pomocí tavidla jsou vývody rádiových součástek velmi rychle pocínovány a pájeny. Tavidla jsou buď chemicky aktivní (kyselá) nebo pasivní (neutrální). Aktivní tavidla jsou ta tavidla, která obsahují látky, které mohou interagovat s kovy, jako jsou kyseliny a chlorid zinečnatý. Při použití takových tavidel podléhají pájecí švy korozi, což je samozřejmě nevýhoda těchto typů tavidel. To ale neznamená, že taková tavidla nelze použít, teprve po dokončení práce je třeba desku od tohoto tavidla očistit. Jedním z těchto tavidel je tavidlo LTI-120.

Mnoho radioamatérů používá neutrální tavidlo SKF, toto tavidlo se skládá z: alkoholu ~ 60%, kalafuny ~ 40% a absolutně neškodí deskám plošných spojů.

Tavidla jsou k dispozici pro pájení hliníkových, nerezových, mosazných, měděných a ocelových výrobků ve formě roztoku nebo prášku. Za normálních podmínek se hliník obtížně pájí, protože po vyčištění se na jeho povrchu okamžitě vytvoří oxidový film. Proto se po vyčištění místo budoucího svaru na hliníku nebo jeho slitinách ihned vyplní předem roztavenou kalafunou. Pájení se provádí výkonnou (alespoň 100 W) páječkou s použitím pájky skládající se z 80 % cínu a 20 % zinku nebo 95 % cínu a 5 % vizmutu. Pájka se nabere na páječku a přenese se na povrch spoje chráněný kalafunou. Takto pocínovaný hliník se poměrně snadno páje. Na jeho pocínovaný povrch můžete připájet například měděné drátky.

<strong>Pájecí tuk a pájecí kyselina.</strong>

Pájecí tuk (může být aktivní nebo neutrální) je potřebný pro stejné účely jako kalafuna, odstraňuje z kovu neviditelný oxidový plášť a zlepšuje pájení. Ale pokud se kalafuna s tímto úkolem nevyrovná a nemůže odstranit tuto skořápku z oceli, pak pájecí tuk – prosím!

Pokud se kov nechce pocínovat, použije se pájecí kyselina. Výhody kyseliny jsou v tom, že odmašťuje díly pro pájení rychleji a lépe než kalafuna a pájecí tuk.

Jeho nevýhodou je, že po pájení dlouho reaguje s kovem a je také velmi dobrým vodičem elektrického proudu, takže sebevědomí elektrikáři a elektronikové ho nikdy nepoužívají, nemají využití pro cesty cizího proudu.

Měď, bronz, mosaz lze pájet kalafunou nebo tavidlem, olovo se nebude pájet kalafunou, je třeba pájet pájecím olejem. Při použití niklu, oceli nebo železa se po pájení používá pájecí kyselina, zbylá kyselina se musí smýt vodou. Pokud je na výběr, pak byste měli stále volit pájecí tuk, protože kombinuje výhody kyselé i tekuté kalafuny (tavidla).

<img src=“https://m.radiomir96.ru/stati/getimgmy/w/files/core/20791_image.jpg“ />Bura.

Jedná se o vysokoteplotní tavidlo (700-900*C), borax se používá jako tavidlo pro pájení oceli, litiny, mědi a jejích slitin se středně tavící mědí, mosazí, zlatými a stříbrnými pájkami. Roztavený borax rozpouští oxidy kovů a čistí povrch pájených dílů. Po použití boraxu při pájení je nutné odstranit zbývající soli pomocí mechanického odizolování.

Borax a kyselina boritá, když jsou smíchány jedna ku jedné podle hmotnosti, tvoří borité tavidlo. Suroviny je potřeba smíchat, důkladně rozdrtit v porcelánovém hmoždíři, za zahřívání rozpustit v destilované vodě a odpařit na pevný zbytek. Pro zvýšení aktivity tavidla se do směsi přidávají fluoridové a chloridové soli.

Lac zapon.

Zaponový lak se používá k překrytí vytištěných stop, aby byly chráněny před vnějšími vlivy, například před vlhkostí. V místech pájení rádiových součástek se časem mohou objevit mikrotrhlinky a průnik vodní páry do trhliny po čase způsobí vznik nevodivých oxidů. Zaponový lak nanesený na pájecí bod vytváří pevný povrchový elastický film a chrání toto místo před vlhkostí.

Zaponový lak se dodává v různých barvách: zelená, červená, modrá. Na desku je lepší nanášet štětcem nebo měkkou houbičkou. Zaponovým lakem (nebo obecně jakýmikoli látkami obsahujícími aceton) nedoporučuji pokrývat celé desky plošných spojů. Pro tyto účely se prodávají speciální bezbarvé laky.

Zaponový lak je vhodné použít například pro upevnění závitových spojů, aby se neuvolnila matice.