Какие бывают бессвинцовые припои

Чем плох бессвинцовый припой (эксперимент) — DRIVE2

Всем привет!Нынче в моде бессвинцовый припой, наверное многие слышали о нем и как экологи кричат во все горло, что он безвредный, не содержит свинца, а по свойствам не отличается от обычного, а порой превосходит его (имеется ввиду более высокая температура плавления).

Сегодня я опровергну все эти утверждения. Многие из вас уже сами сталкивались с этими минусами, но не каждый обращал внимания и вдавался в подробности.

Первым делом опровергну утверждение что он безвредный: основной причиной негодований экологов стало наличие свинца в привычном нам припое и в электронике которая стала частью нашей жизни — это стало опасным для нашего здоровья.Известны следующие составы бессвинцового припоя, применяемого в электронике:Олово 52 % Индий 48 %Олово 91 % Цинк 9 %Олово 97 % Серебро 2,3 % Медь 0,7 %

Обратите внимание

А подвох в том что, как видите везде содержится олово — который тоже тяжелый металл и известно множество случаев отравления им. Не считаете похожим эти усилия зеленых обманом? Очень похоже, а зачем распишу в конце писанины.

Теперь о свойствах. Тут тоже много вопросов, потому что свойства разные. Бессвинцовый менее текучий и имеет меньшую смачиваемость, т.е. обеспечивает менее надежный контакт с деталями в электронике. Вот так выглядят детали паяные свинцовым (слева) и бессвинцовым (справа) припоями.

фото с astena.ru

Как видно по фото у бессвинцового матовая поверхность, это говорит о его ярко выраженной кристаллической структуре, что и не обеспечивает настолько плотного контакта с деталью.

Занимаясь ремонтом ноутбуков, я задался вопросом почему старые ноутбуки (очень старые) были надежней нынешних и многие живы по сей день, но ими конечно уже никто не пользуется?Ответ напрашивался сам собой — дело чаще всего в припое и я решил провести экперимент.Зачистил жало самого обычного паяльника

Набрал бессвинцовый припой с площадок дохлого видеочипа,

И оставил включенным паяльник на 3-4 дня…По истечению этого времени припой кристаллизовался и затвердел.Это видно на видео, плохо конечно видно, но снимал тем что было под рукой. Отдираю припой на горячем паяльнике

То же происходит и в чипах, которые работают на повышенных температурах, чаще всего видеопроцессоры, но там отваливается пайка кристалла от подложки,

это уже неремонтопригодно.
Кроме того разъело жало паяльника

Вывод из всего этого один. Все эти эконормы — прикрытие для получения прибыли. Ведь зачем покупать новую технику, если старая полноценно работает.Вывод: используйте люди старый добрый свинцовый припой в своих поделках и не гонитесь за модой.

Всем удачи и творческих успехов)

Источник: https://www.drive2.ru/b/1318135/

Бессвинцовые припои и их свойства

Замена традиционных типов припоев на материалы, не содержащие свинца, является не только веянием времени, но и требованием многочисленных международных комиссий по экологии. В статье рассмотрены свойства различных типов бессвинцовых припоев, даны рекомендации по их применению.

Версия в PDF (909Kb)

Среди термических, механических, усталостных и других свойств припоев одним из самых важных является температура плавления. В таблице 1 представлены некоторые из широко известных типов бессвинцовых припоев [1].

Следует отметить, что продолжается работа по оптимизации составов бессвинцовых припоев для достижения ими необходимых свойств. По этой причине составы припоев, приведенных в таблице 1, могут время от времени несколько отличаться от серийно производимых припоев. Например, в таблице 2 показаны торговые марки некоторых серийно производимых припоев различных производителей.

Важно

Бессвинцовым припоям с высоким содержанием индия (например, первому из припоев в таблице 2) свойственна несовместимость материалов индия и свинца, независимо от того, присутствует ли последний на поверхности печатной платы или на выводах компонентов. Для реализации полностью бессвинцового процесса в некоторых случаях (например, при использовании сплавов, содержащих индий) необходимо задействовать бессвинцовое покрытие паяемых поверхностей печатного монтажа и выводов компонентов.

Таблица 1. Примеры некоторых бессвинцовых припоев и их свойства [1]

Состав бессвинцового Температура Примечания
припоя плавления, °С
48 Sn/52 In 118(эвтектическая Низкая температура плавления, высокая
температура) стоимость, низкая прочность
42 Sn/58 Bi 138(эвтектическая Стандартный, доступность зависит от
температура) доступности висмута
91 Sn/9Zn 199 (эвтектическая Высокая степень шлакообразования,
температура) коррозионная стойкость
93,5Sn/3Sb/2Bi/1,5Cu 218(эвтектическая Высокая прочность, высокая
температура) устойчивость к термической усталости
95,5Sn/3,5Ag/1 Zn 218…221 Высокая прочность, хорошая
устойчивость к термической усталости
99,3 Sn/0,7 Cu 227 Высокая прочность, высокая температура
плавления
95 Sn/5 Sb 232…240 Высокое сопротивление сдвигу,
устойчивость к термической усталости
65Sn/25Ag/10Sb 233 Патент Motorola, высокая прочность
97Sn/2Cu/0,8Sb/0,2Ag 226…228 Высокая температура плавления
96,5Sn/3,5Ag 221 (эвтектическая Высокая прочность и высокая
температура) температура плавления

Из таблицы 1 видно, что бессвинцовые припои характеризуются либо слишком низкой, либо слишком высокой температурой плавления по сравнению с эвтектическими свинцово-

оловянным припоями. В таблице 2 приведены, в основном, бессвинцовые припои с высокой температурой плавления.

При использовании низкотемпературных припоев необходим специальный флюс, поскольку стандартный флюс при низких температурах малоактивен. Еще одним ограничением, связанным с низкотемпературными припоями, является уменьшение их смачивающих свойств, вызванное пониженной текучестью при субэвтектических температурах.

Для низкотемпературных применений определенное признание получили припои, содержащие индий. Так, многими компаниями используется припой, содержащий 52% 1п и 48% Бп, поскольку он обеспечивает лучшие характеристики при повторной пайке в процессе ремонта или переделки.

Поскольку температура плавления этого припоя составляет 244°Р (118°С), повторная пайка при более низкой температуре может производиться многократно без риска теплового повреждения.

Если печатные линии платы покрыты золотом в качестве антиоксиданта, то использование припоя с индием предотвращает выщелачивание золота [2].

Еще одним бессвинцовым припоем с низкой температурой плавления является припой 42 Бп/58 Ы. Если посмотреть на фазовую диаграмму припоя БпЫ, то можно увидеть, что температура плавления находится на

уровне 138°С. Висмут используется в паяльных сплавах для достижения низких температур плавления, но висмутсодержащие сплавы обычно имеют плохие характеристики смачивания.

Многие другие сплавы, представленные в таблице 1, обладают более высокой температурой плавления, чем свинцово-оловянный эвтектический сплав с температурой плавления 183°С. Это, например, цинк-оловянный высокотемпературный бессвинцовый припой с температурой плавления 198°С.

Совет

Высокотемпературные припои несовместимы с широко распространенными материалами для изготовления печатных плат, такими как РИ-4. Помимо этого, более высокие температуры при повторной пайке могут увеличить риск повреждения платы.

В настоящий момент не существует бессвинцовых припоев, полностью заменяющих свинцовосодержащие, хотя некоторые производители описывают свои припои как «почти идентичные» [3]. Даже в этом случае для повторной пайки требуется температура жала паяльника 400°С. Для некоторых применений эта температура может оказаться слишком высокой и вызвать тепловое повреждение.

Одной из ключевых проблем использования высокотемпературных припоев, представленных в таблицах 1 и 2 при пайке волной, является повышение риска пробоя конденсаторов. При пайке волной следует поддерживать температуру в диапазоне 230…245°С, что на 45…

65°С выше температуры плавления оловянно-свин-цового припоя. Бессвинцовый припой с температурой плавления 220°С потребует при пайке волной температуры 265…280°С.

Это увеличивает разницу температур между предварительным нагревом и пайкой волной и, соответственно, повышает риск повреждения конденсаторов.

В целом, почти все бессвинцовые припои имеют меньшую смачиваемость (текучесть), чем эвтектические оловянно-свинцовые, и потому первые из них хуже заполняют необходимую площадь. Для улучшения текучести требуются специальные составы флюсов. Усталостные характеристики бессвинцовых припоев также недостаточно хороши, хотя в одном

Таблица 2. Примеры бессвинцовых припоев различных производителей (с любезного разрешения Dr. Raiyoman Aspandiar, Intel Corporation)

Тип припоя Поставщик Состав Температура плавления, °C Примечания
Несовместимость индия и свинца.
Indalloy™ 227 Arconium Specialty Alloy 77,2Sn/20 In/2,8 Ag 187 Требуется бессвинцовое покрытие контактных площадок печатной платы и выводов микросхемСлишком высокая температура
Alloy H™ Alpha Metals 84,5 Sn/7,5 Bi/5 Cu/2 Ag 212 ликвидуса. При пайке волной требуется температура более 260-СНесовместимость индия и свинца.
Tin-Zinc Indium AT&T 81 Sn/9Zn/10ln 178 Требуется бессвинцовое покрытие
контактных площадок печатной платы и выводов микросхем
Castin™ AIM Products U.S. Dept. of Energy (DOE) 96,2 Sn/2,5 Ag 0.8 Cu/0,5 Sb 215 Слишком высокая температура ликвидуса. При пайке волной
Tin-Silver -Copper (Министерство энергетики США) 93,6Sn/4,7Ag/1,7Cu 217 требуется температура более 260-С

из исследований не наблюдалось нарушения целостности паяного соединения после испытания термическим циклом для высокотемпературного припоя 96,5 Бп/3,5 Ag (последний сплав в таблице 1) [4].

В идеале температура плавления выбранного припоя должна составлять около 180°С, так чтобы для оплавления использовалась температура 210…230°С; для пайки волной — 235…245°С, а для ручной пайки — 345…400°С. Более высокие температуры ручной пайки могут использовать только высококвалифицированные

монтажники во избежание теплового повреждения.

В спецификации J-STD-006, разработанной IPC, приведен подробный список оловянно-свинцовых и бессвинцовых припоев.

Однако ни один из бессвинцовых припоев не считается полной заменой эвтектического оловянно-свинцового.

В настоящее время ведутся исследования по разработке бессвинцового припоя, который станет полноценной заменой упомянутому выше оловянно-свинцовому. Это насущное требование, которое неизбежно следует учесть.

Литература

Обратите внимание

1. Socolowski, Norbert. Lead free alloys and limitations for surface mount assembly. Proceedings of Surface Mount International, 1995, pp. 477—480.

2. Keeler, R. Specialty solders outshine tin/lead in problem areas. EP&P, July 1987, pp. 45—47.

3. Seelig, Karl. A study of lead free solder alloys. Circuit Assembly, October 1995, pp. 46 — 48.

4. Melton, Cindy. How good are lead free solders. SMT, June 1995, pp. 32—36.

Статья подготовлена no материалам сайта www.rayprasad.com

Источник: http://www.contractelectronica.ru/articles/14-bessvintsovye-tekhnologii/103-bessvintsovye-pripoi-i-ikh-svojstva

Бессвинцовый припой

Бессвинцовый припой – говоря простым языком, это категория материалов, в химическом составе которых отсутствует свинец. Изначально, материалы, входящие в данную категорию, создавались из экологических соображений. Это связано со структурой свинца, дело в том, что этот металл очень тяжелый, он негативно влияет на окружающую среду и может навредить здоровью человеческого организма.

Материалы, в составе которых отсутствует свинец, но имеются другие вредные вещества, например, такие как ртуть и кадмий, также относятся к категории бессвинцовых.

Можно привести самый простой пример – обычный оловянный припой. В его составе не имеется никаких химических элементов кроме чистого олова.

Из-за этой особенности он повышает свои свойства электропроводности, а также становится более подвержен к влиянию влаги и воды.

Для борьбы с некоторыми явными недостатками, вместе с припоем из чистого олова дополнительно используют золото, серебро медь и т.д. Данные химические элементы позволяют компенсировать отсутствие свинца в составе расходного материала.

В частности, они значительно повышают прочность материала, не делая его вредным для окружающей среды и человеческого организма.

Однако из-за присутствия дополнительных элементов, температура плавления вещества значительно повышается, что значительного ограничивает спектр использования материала.

Важно

Бессвинцовый припой является относительно новым веществом. На сегодняшний день не удается создать альтернативный материал, который полностью смог бы повторить свойства расходного материала со свинцом в составе. Общее количество имеющихся минусов пока значительно превышает плюсы применения материала данного вида.

Однако один плюс, который выражается в безопасности для окружающей среды и человека позволяет выигрывать данному материалу у классического свинцового припоя. В данном случае безопасности использования отдается большее предпочтение, нежели прочности созданного соединения. Производство бессвинцового припоя выполняется в строгом соответствии с государственными стандартами.

Наиболее востребованным видом материала является припой с дополнительным химическим элементом – серебром.

Достоинства и недостатки

Каждый материал вне зависимости от его основного назначения, обладает рядом плюсов и минусов. Припой без содержания свинца в составе не является исключением. Его популярность использования обусловлена следующими  преимуществами:

  • высокий уровень безопасности для экологии и человеческого организма;
  • отсутствие в химическом составе вредных, токсичных веществ;
  • повышенная степень электропроводности;
  • материал, особенно тот, который состоит их чистого олова, обладает повышенным уровнем смачиваемости;
  • большой ассортимент моделей припоев от разных производителей;
  • модели, имеющие в составе медь в качестве дополнительного элемента, достаточно стойки к влиянию высокой температуры.

Минусы:

  • если проводить параллели со свинцовыми сплавами, соединения олова с различными дополнительными элементами значительно понижает уровень смачиваемости, относительно свинцовых моделей припоев;
  • бессвинцовый припой, несмотря на достаточно хорошую способность к проводимости электрического тока, нельзя использовать в технике, из-за проявляющегося недостатка, в виде роста так называемых «усов», которые подвержены возникновению разного рода трещин;
  • из-за повышенной отметки точки температурного плавления,  данный вид материала нельзя использовать при пайке тонкого или чувствительного к высоким температурам металла, так как это негативно повлияет на физические свойства и целостность материала.

Классификация

  1. Припои для пайки без содержания свинца делятся на несколько основных типов, можно рассмотреть наиболее часто используемые.
  2.  В качестве дополнительного элемента используется медь. Припой данного вида был создан для пайки печатных плат. Это выполняется с помощью волны припоя.

    Однако, если проводить параллели с другими версиями бессвинцового припоя, данная обладает пониженным свойством прочности. Также этот тип требует плавления при высокой температуре, что не всегда требуется.

  3. В качестве дополнительного элемента используется серебро.

    Данный вид оловянного припоя, где свинец в химическом составе заменяется серебром, является наиболее часто используемым относительно всех других видов. Эта модификация отлично поддается пайке. В наплавленном состоянии он обладает хорошим свойством прочности и другими механическими характеристиками.

    Вещество начинает плавиться при достижении отметки в двести двадцать градусов по Цельсию. Данная модификация бессвинцового припоя в некоторых случаях способно посоревноваться в характеристиках с классическим свинцовым расходным материалом.

  4. Оловянный припой с двумя дополнительными химическими элементами в составе в виде серебра и меди. Данную версию бессвинцового припоя стали использовать самой первой. Она обладает невысокой отметкой температурного плавления. Значительный процент, который принимает значения в девяносто, в составе занимается оловом.

    Соединения, созданные с применения данного подвида бессвинцового припоя, обладают достаточно высокими механическими свойствами. Данный тип, если сравнивать с двумя вышеописанными, является наиболее лучшим вариантом с экономической точки зрения.

  5. В качестве дополнительных элементов используются висмут и серебро.

    Этот тип, относительно всех вышеописанных, обладает самой низкой температурной отметкой плавления. Это свойство значительно сужает спектр применения данного материала. Из всех видов бессвинцовых припоев, этот лучше всего поддается спаиванию.

Химический состав и физические характеристики бессвинцовых припоев популярных производителей

Производством бессвинцового припоя занимается достаточно большое число разнообразных производителей. Стоит поподробнее рассмотреть химический состав и физические свойства наиболее популярных брендов.

Indalloy 227 – основным назначением данной модели припоя является пайка бессвинцовых материалов и печатных плат. Вещество начинает плавиться при достижении температурной отметки в 187 градусов по Цельсию. Состав выглядит следующим образом (значения в процентах):

  • Sn – 77.2;
  • In – 20;
  • Ar – 2.8.

Alloy H – использования данного припоя в процессе пайки, требует применять метод «волны». Данное вещество категорически нельзя применять для пайки с содержанием свинца и висмута. Оно подвергается плавлению при достижении температурной отметки в 212 градусов по Цельсию. Химический состав выглядит так:

  • Sn – 84.5;
  • Bi – 7.5;
  • Cu – 5;
  • Ar – 2.

TinZinc Indium – данную модель припоя можно использовать только для материалом, в химическом составе которых отсутствует свинец. Она начинает подвергаться плавлению при достижении температурно отметки в 178 градусов по Цельсию. Химический состав:

Castin – при спаивании чего-либо данным припоем требуется использование повышенных температур. Материал начинает плавиться при достижении температурной отметки в 215 градусов по Цельсию. В химический состав припоя входят следующие вещества:

  • Sn – 96.2;
  • Ar – 2.5;
  • Cu – 0.8
  • Sb – 0.5.

Tin Silver-Copper – при совершении пайки с помощью данного припоя требуется использовать температуру равную значению 260 градусов по Цельсию и выше. Вещество подвергается плавлению при достижении отметки в 217 градусов по Цельсию. Химический состав включает в себя три химических элемента и выглядит следующим образом:

  • Sn – 93.6;
  • Ar – 4.7;
  • Cu – 1.7.

Как выбрать?

Выбирать ту или иную модель бессвинцового припоя следует исходя из его химического состава.

Чаще всего в химическом составе бессвинцового припоя преобладает олово, в связи с этим характеристики данного металла в большей степени, нежели чем свойства других передаются расходному материалу.

Соответственно это влияет на мягкость итогового результата соединения – она достаточно высокая. Помимо этого у него значительно снижается значение температурной точки, при достижении которой материал начинает подвергаться плавлению.

Важно знать: в том случае, если в ассортименте магазина вам не удалось найти нужную модель бессвиноцового припоя, то в качестве заменителя можно использовать отечественный продукт ПСР 45, стоит отметить, что в его составе присутствует незначительная доля свинца, которая равна примерно половине одного процента от общего состава.

Чем больше меди содержится в составе бессвинцового припоя, тем выше его температура плавления, а, следовательно, и твердость. Всего лишь пары процентов от общего состава достаточно для того, чтобы кардинально изменить характеристики материала.

Серебро придает припою точно такие же свойства, как и медь, однако делает это в более мягком режиме. В связи с эти бессвинцовый припой с содержанием серебра продается по несколько большей цене, нежели медные варианты.

Расходные материалы с содержанием редких материалов, таких как висмут и сурьма, предназначаются для сложных частных случаев и используются достаточно редко.

Их цена самая высокая относительно всех других версий бессвинцого припоя.

Многие люди могут задаться вопросом: «Как выполняется пайка с использование припоя без свинца в качестве расходного материала. Стоит сказать, что процедура практически ничем не отличается от пайки с использованием классического припоя с содержанием свинца.

Совет

Предварительно нужно провести очистку рабочей поверхности и полностью высушить ее. Для этого без проблем можно использовать практически любой растворитель. Далее нужно расплавить припой на рабочую зону пайки.

После чего ему необходимо самостоятельно остыть при комнатной температуре. Следующим шагом будет являться проверка получившегося соединения на прочность и качество.

Основной отличительной особенностью использования бессвинцового припоя в отличие от классического, является использование особого режима подогрева.

Источник: http://svarkagid.com/bessvincovyj-pripoj/

Свинцовые и бессвинцовые припои — Личный сайт разработчика

Свинцовые припои Sn63/Pb37 — 183°C Sn10/Pb90 – 302°C, для пайки использовать спецфлюс, иначе жало покрывает окалина Sn12,5/Pb25/Bi50/Cd12,5 — 65,5°C (сплав Вуда)

Sn25/Pb25/Bi50 — 94°C (сплав Розе)

Бессвинцовые припои Sn98.5/Ag1.0/Cu0.5 — 227°C Sn97/Ag3.0/Cu0.5/Ge0.018 — 219°C Sn97/Ag3.0/Cu0.5 — 219°C Sn97/Ag4.0/Cu0.5 — 219°C Sn97/Ag0.05/Cu0.7/0.025Ni/Ge0.01 — 228°C

Sn96.5/Ag3.5 — 221°C

Температура оплавления от температуры пайки у бессвинцовых припоев отличается на 10-20°C.
Однако, не у всех припоев температура пайки в районе 220-230 градусов. Встречаются припои с температурой пайки около 300°C

Сравнение припоев

Припой Hi-Fi 1мм с каналом флюса vs ASAHI ПОС-61 1мм с каналом флюса CF-10.

Состав припоя Hi-Fi 1мм: серебро 3.5%, олово 96.5%.
Внешний вид:

Производитель неизвестен, тип флюса неизвестен. Скорее всего RMA безотмывочный.
Проволока намного тверже не только ПОС-61, но и всех других, которые я видел. Пайка проходит хорошо и предсказуемо. Однако, сплав более хрупкий. После пайки остатков флюса почти нет. Цвет спаиваемого соединения после остывания всегда матовый.

Состав ASAHI ПОС-61 с каналом флюса CF-10 Внешний вид:

Пайка проходит хорошо и предсказуемо, после пайки есть остатки флюса. Спаиваемые соединения глянцевые после остывания.

Во время пайки рассмотренными припоями резкого запаха нет, допустимо паять долгое время. При использовании вентиляции запаха нет вообще. Припой не расплескивается. Поверхностное натяжение почти одинаково. У Hi-Fi припоя чуть-чуть выше, чем у ASAHI ПОС-61 с CF-10.

Результат пайки. Дорожки пролужены припоем ASAHI, выводы деталей припаяны Hi-Fi припоем. Масштаб (линейное увеличение) — x30.

ASAHI ПОС-61 1мм с каналом флюса CF-10 vs Amtech NC-61 Amtech имеет смысл сравнивать только с Asahi, так как они очень близки по характеристиками. Так что расскажу только о различиях.

Состав Amtech NC-61. Как следует из характеристик, в припое применен слабоактивный флюс (REL0). Слабее, чем в Asahi. После пайки остается меньшее количество флюса и цвет более прозрачен по сравнению с Asahi. Однако, он имеет более резкий запах и поверхностное натяжение заметно меньше. То есть жалом труднее снять припой, если переборщили с его количеством.

Пара слов о китайских паяльных станциях Бессвинцовая пайка на Lukey — занятие не их простых. Во-первых, нагревательный элемент, если он китайский, выдает максимум 50Вт, а надо как минимум 80Вт для стабилизации температуры жала.

Если использовать 50-ти ваттный нагревательный элемент, то нужно толстое жало и температуру не более 350°C по термометру станции. Чуть выше температура — жало моментально начинает покрываться окалиной. Чуть меньше — температура моментально падает до той, когда нормально паять невозможно.

Источник: http://1io.ru/articles/solder/soldering/

Стоит ли применять для звука бессвинцовый припой Часть — 6

В связи с недавним запретом в Европе применения в аппаратуре припоев со свинцом в продаже повсеместно начали появляться безсвинцовые припои.

Естественно у большинства радиолюбителей, специализирующихся на пайке звуковых устройств стали появляться вопросы по влиянию на звучание паяемых кабелей и аппаратуры — припоев, не содержащих свинец.

Как новые припои, имеющие в своем составе серебро, медь и всевозможные присадки, которыми эти припои начали снабжать для того, чтобы их физические свойства не сильно отличались от свойств припоев со свинцом – РЕАЛЬНО влияют на звук?

Обратите внимание

В сети информация по влиянию материалов для пайки на звучание, в особенности новых — бессвинцовых припоев «размазана» по форумам и найти сколько-нибудь подробное описание на эту тему – довольно проблематично. Исследование по влиянию на звучание, не только безсвинцовых припоев, а вообще всех – делали Аббас из Украины и Пехтерев из РФ.

Там основной вопрос был по поиску «идеального» для звука припоя, который бы по аудифильским канонам был на голову выше любого промышленного. Исследования очень интересные и показательные, но практически могут быть применимы только самими авторами или ограниченным кругом тех, кто решится на «варку» идеального припоя по их формулам.

Народ же больше интересует, какой из припоев промышленного изготовления «звучит» и чтобы он не стоил как «Кардас» и его не нужно было заказывать и ждать пол года. Многих интересует мнение о разрекламированных аудиофильских припоях: WBT, Waco-Tech, Audio Note, Cardas, их физических качествах и степени реального влияния на звук.

Насколько актуально для тракта допустим, средней ценовой категории, 400 – 600 $ на каждый компонент применение дорогостоящего аудиофильского бессвинцового припоя.

Дальше собраны короткие отчеты радиолюбителей, которые в своей практики пробовали разнообразные припои и их мнение об звуковых свойствах этих припоев:

Александр = Мне очень понравился припой Cardas (никогда раньше не думал, что припой оказывает такое сильное влияние на звук), особенно если соблюдать температурный режим 170 С и пользоваться им как написано в инструкции по эксплуатации.

Я им паяю где-то месяц, на выходе куча межблочных кабелей, сделанных на заказ. Разъемы применяю — честный «Нойтрик» со сдвижным земляным контактом. Кабель — разный и Сайлент Вайр и Кимбер и если подешевле – микрофонный Klotz. Кардас (ИМХО) по звуку — один из лучших припоев.

Сравнивал его с Асахи, и WBT примерно одного состава, Кардас их уделал. Про ПОС вообще не говорю, по сравнению с этими он – отстой.

WGGt56 = Я постоянно пользуюсь припоем фирмы Multicore, с флюсом внутри. Состав: Олово 62 %, Свинец 36 %, Серебро 2 %.

Пару дней назад попробовал безсвинцовый припой WBT 0805 Silver 42 g (серебра в нем в два раза больше, чем в моем Multicore) купив катушку за сумасшедшие 2000 рублей (40 грамм)! Хотелось узнать, даст ли он прирост в качестве звука по сравнению с моим обычным припоем.

Спаял этим припоем с двух сторон кабель для довольно дорогих наушников MDR-Z1000 new Sony (со стороны наушников и коннекторов). Результат не порадовал. Звук стал очень ярким с перекосом баланса в сторону ВЧ. Для чистоты эксперимента снял отсосом и зачистил контакты на одном из «Ушей» и спаял своим Multicore.

При параллельном включении двух «Ушей» в один канал усилителя та сторона, что распаяна мультикором сыграла намного ровнее, чем сторона с припоем WBT. Вот вам и хваленый бессвинцовый припой WBT с высоким содержанием серебра… Почему так получилось, не знаю. Может быть повлиял мультикоровский свинец, а может быть, чем больше серебра, тем ярче и кривее получается звук. Купился на хвалебную статью и красивую рекламу(.

Левин Игорь = Припой припоем, но намного важнее то, каким образом — паять. Любая пайка должна быть:

  • Скелетной (минимум припоя);
  • Блестящей (не перегретой);
  • Обтекаемой формы;
  • Механически прочной (проводники должны быть закручены на ушко клеммы и держаться там прочно без пайки!).

Если эти условия не выполняются, то тип припоя не поможет, хоть супер дорогим WBT паяй, хоть базарным ПОС-61. Вот для серебро содержащих припоев нужен паяльник с более высокой температурой жала, это — да.

Раньше я использовал обычный ПОС, потом в связи с всеобщей модой и помешательством в аудио прессе – перешел на различные безсвинцовые припои Asahi Solder: Sn96,5Ag3,5; Sn99,3Cu0,7; SCS7 с серебром и медью. Сейчас для пайки применяю бессвинцовый припой Asahi Solder Viromet. Звуковыми свойствами припоев если честно, не особо заморачиваюсь, т.к.

занимаюсь ремонтом бытовой аппаратуры, а там больше не усилители и колонки, а ноутбуки и видеокарты… Интересно, кто какими припоями пользуется для пайки своих изделий? Если это не составляет коммерческую тайну конечно.

Константин Мусатов = Я применяю безсвинцовый припой и со свинцом марок Asahi и Radiel. В ходу у меня постоянно четыре типа припоя для разных целей:

  • Олово-медь для бессвинцовых печатных плат с обычными деталями;
  • Олово-серебро для безсвинцовой пайки печатных плат и разъемов;
  • Олово-свинец 60% / 40% для силовой пайки звуковых и не звуковых цепей;
  • Олово-свинец 63% / 37% для печатных плат со свинцом.

Для начала, припой должен соответствовать поставленной задаче. Если нужна пайка лампового усилителя или корректора навесным монтажом, то лучше применять ПОС-60/40 или его более дорогие импортные аналоги.

Если нужно паять печатные платы, то сначала нужно разобраться с покрытием платы и материалом контактов тех деталей, которые на эту плату будут ставиться. Припой должен им соответствовать.

На пример, если на плате и контактах деталей есть позолота, то припой должен содержать серебро.

Важно

Если заморачиваться с тем как эти припои звучат, то это вопрос на самом деле – неоднозначный и темный. Я согласен с мнением одного спеца по металлам, что чем сложнее в припое состав, тем кристаллическая структура у пайки получается — хуже. В любом припое без олова — никуда. Из-за последних тенденций по увлечению экологией и бессвинцовыми припоями — без меди тоже.

Потому я частично перешел на медно-оловянный припой. У него смачиваемость хуже, чем у ПОС-а и припоев с серебром, и жала из меди — растворяются в нем «со скоростью звука». Но если паять паяльником с многослойным не обгорающим жалом и медно-оловянный припой с внутренним флюсом, то на результат не жаловался.

По моему мнению, звук припоя, в значительной степени определяется чистотой того, что в нем намешано: олова, меди, серебра и других элементов, и качеством примененного флюса. Припой, родом из шарашкиной конторы, может содержать много всякого дерьма, поэтому применять его не советую. Сам в основном паяю F99U10B13.

Но, хоть по звуку они мне и не нравятся — приходится пользоваться и серебросодержащими, т.к. золотое покрытие на платах и деталях им плохо смачивается. А припой с серебром золото смачивает хорошо. К корням надо возвращаться, к корням… Олово есть, чего нам еще надобно? Золота, не надо — оно портит структуру пайки, а медь не портит, ее там и так — много.

Сейчас вот слушаю усилитель, спаянный безсвинцовым припоем Radiel-Fondаm F99U10B13 с оловом и медью в составе. Припой безо всякого серебра и золота — нравится!

Аlexx = Получается, что серебро в припое хуже, чем просто медь и олово? А оно ж со временем на поверхности наверно — окисляется? Интересно, у олова окисел – ток проводит? Читал, что окисел серебра, таки-да, токопроводящий.

Константин Мусатов = Олово окислению как раз не подвержено, здесь проблема не в окислах. Олово подвержено оловянной чуме.

Что бы чума не уничтожала пайки из чистого олова, в него нужно добавлять посторонние металлы, и выбор тут весьма широк: свинец, медь, серебро… Кроме разной температуры отвердения, у припоев есть еще параметры по смачиваемости материалов и по тому, какая при отвердении образуется структура.

Вот последнее как раз — очень влияет на звучание. Если в составе припоя много второго компонента, например, как свинца в ПОС-61, то при застывании в первую очередь кристаллизуется область эвтектичного расплава, а потом застывает — остаток.

Получается, что структура пайки с глубиной — меняется и в ее кристаллической структуре образуются дефекты. Припои с небольшим содержанием примесей, такого сбоя в кристаллической структуре не дают.

Аlexx = Константин, по вашему мнению с точки зрения звука, оловянно-медный припой намного лучше, чем оловянно-серебряный? А то я повелся на хвалебную рекламу припоя с серебром и рассказы о том какое волшебное влияние на звук он оказывает, купил за непонятные деньги и только после этого нашел информацию от Аббаса и Пехтерева. Я читал, что в последнее время проблемы экологии и появившиеся в связи с ними бессвинцовые припои вызывают повышенный интерес изготовителей радиоэлектронной аппаратуры. Куча информации о том, что безсвинцовые припои по массе характеристик отличаются от эвтектического сплава 63/37, поэтому, когда производитель переходит к пайке без применения свинца, обычно растет число дефектов. А про звук бессвинцового припоя ни где ни слова. Как вы считаете, безсвинцовый припой намного ли хуже по звучанию того, что со свинцом, при условии, что в том и в том есть медь – например?

Константин Мусатов = Бессвинцовые припои, особенно оловянно-медные, имеют плохую смачиваемость, паять ими намного сложнее и вероятность получить плохую пайку — выше.

Совет

Если соблюдать рекомендации производителей припоев, то пайку изделий с золотым покрытием они рекомендуют делать олово-свинцово-серебряным, дела с надежностью пайки у них по-видимому обстоят — совсем плохо.

У меня, при ручной пайке оловянно-медным припоем по золотому покрытию, получаются вполне нормальные результаты, но на мат я не скупился. Оловянно-серебряным я паял раньше, только производитель был Асахи.

Насчет разницы звука оловянно-медного и оловянно-серебряного однозначно сказать не могу, оба по своему — хороши. Тот, что с серебром более яркий на высоких частотах. А так, надо одно и то же, желательно — ламповое спаять тем и другим и сравнивать, такого пока у меня сделать не получается.

Контакты с золотым покрытием паяю безсвинцовым припоем Asahi Viromet. Это дорогой четырехкомпонентный припой: Олово как основа, медь, серебро и индий. Я им свои кабели распаивал очень долго, пока он из-за начала кризиса, не подорожал.

Asahi Viromet из-за дороговизны перестали возить, и он пропал. Сначала пришлось перейти на медно-оловянный Асахи, а потом на новый SCS7 (в составе — олово, кремний и медь). Медно-оловянный применяю для силовых кабелей, т.к.

там нет контактов с позолотой.

Опыт Евгения Гущева

А я «подсел» на WBT-0825 Silver Solder (3,8 % серебра, lead free). Он хорошо звучит, пайки довольно быстро прогреваются и получаются аккуратными. Оказывается, что припою тоже нужен прогрев и выход на звук.

Я вот сколько паял — всегда думал только о времени прогрева кабелей и никогда — о времени прогрева припоя. А потом немного углубился в тему и оказалось, что каждая новая пайка добавляет в звук «зерно» и резкость. Сделал так.

На прогретом межблочном кабеле перепаял разъемы тем же припоем, каким они были распаяны год назад и послушал. Первую неделю звук был – катастрофа… Потом все выровнялось… почти.

У меня для контроля был такой же самый кабель и до эксперимента они играли совершенно одинаково. Просто вопрос что в первое время вносит больше изменений в звук — прогрев пайки или прогрев кабеля.

Я как-то по просьбе Бабайцева Игоря спаял два одинаковых межблочных кабеля. Один — припоем Асахи с серебром, второй припоем, который мне дал Бабайцев (припой, стыренный из одного из наших НИИ с висмутом). С висмутом играл лучше, чем с Асахи и явно.

Бабайцев различал эти провода на слух в слепом тесте — мгновенно. Кардинальных различий между ними в звуке не было, но кое-какие были. У распаянного припоем с висмутом было ощущение, что меньше высоких, это если грубо описать.

Но когда прислушался, понял, что звук у него очень ровный, а там, где Асахи – приподнятый на ВЧ. С висмутом было одно хорошо слышимое отличие, вокал был более естественным, отсутствовала механистичность. Это не изменение в тембрах, это естественность, аналоговость и плавность в звучании.

Обратите внимание

Тогда провода были совершенно не прогреты. Как бы они повели себя после прогрева, я не знаю, потому что, были очень быстро проданы.

Некоторые применяют перед пайкой скрутку жил проводов. Не уверен, что это — нужно, вроде бы контакт медь к меди и площадь контакта выше, чем при пайке, но по практике, скрутка не всегда лучше звучит, чем играющий припой.

Пайка работает как специя в ресторанном блюде, акцентируя внимание на чем–то и усиливая вкус всего блюда при минимальном собственном количестве.

Вот возникла мысль, а что если от припоя и его влияния на звук отказаться совсем? Даже если везде применить скрутку от некоторого количества паек ни как, не избавиться. Все делать на скрутках, думаю, что нереально.

Сварка? Клей? Как они звучат? Как быть с пайками, например, в октальной лампе? Может припой, это и есть — специя, ведь без соли с перцем, еда совсем не вкусная! Пайка отобранными припоями, улучшает передачу сигнала, ясность и звучание в целом. Чтобы тракт был прозрачным, нужен соответствующий припой.

Итоги: Влияние припоев на звук

Результаты исследований влияния припоев с разным составом на звук разными людьми имеют некоторые закономерности.

Так, всевозможные промышленные безсвинцовые припои, хоть дорогие, хоть дешевые – по многочисленным наблюдениям звучат явно хуже припоев, содержащих свинец.

Припои с серебром, которые в последнее время получили повсеместное распространение в большинстве случаев имеют перекошенный тональный баланс в области высоких частот, что в звуковых цепях не всегда нужно.

Важно

Припои с содержанием меди оказались самыми сбалансированными по звуку, но с ними тяжело работать, они плохо смачивают контакты и требуют точного подбора температуры пайки. Самыми лучшими по звуковым свойствам оказались винтажные припои, стандартного состава ПОС, добытые из старых радиоприемников 20-40 годов прошлого века.

Оптимальным для радиолюбителей звуковиков видится поиск винтажого припоя в катушках или прутках на интернет аукционах типа: Авито ОЛКС или E-Bay. Но тут не всегда возраст припоя соответствует качеству его звучания и можно потерять деньги, прельстившись просто годом выпуска винтажного припоя.

Иметь гарантированно звучащий припой можно либо отбирая его самостоятельно, либо обратившись к трем достаточно известным в звуковом мире людям: Аббасу в Украине, или Александру Пехтереву и Константину Мусатову в России. Они изготовляют авторский припой по своей методике из винтажных компонентов. Их припой звучит, абсолютно – точно.

Координаты этих людей можно легко найти на аудиофильских форумах.

P.S. У нас в наличие имеется авторский припой изготовленный по рекомендациям Аббаса и Пехтерева. Если есть желание – обращайтесь к нам.

Ссылки по теме

Источник: http://aovox.com/creativework/440

Бессвинцовые технологии. Планы и реалии

Директива Совета Европы по экологической безопасности RoHS (Restriction of use of Certain Hazardous Substances) стала причиной многих проблем для предприятий, занимающихся пайкой электронных компонентов. Отечественные предприятия и организации вынуждены активизировать работы по ликвидации негативных последствий внедрения бессвинцовых технологий.

Отечественные предприятия и организации вынуждены активизировать работы по ликвидации негативных последствий внедрения бессвинцовых технологий.

ФЦП «Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники», утвержденная постановлением Правительства РФ 26.1 1.2007 г. № 807, рассчитана на 2008-2015 годы. В ней, в частности, предусмотрены:

  • разработка импортозамещающих специальных конструкционных и технологических материалов, обеспечивающих процессы бессвинцовой и комбинированной пайки, изготовления коммутационных плат;
  • освоение технологий нанесения новых финишных покрытий (никель-золото, иммерсионное олово), обеспечивающих повышение надежности бессвинцовой пайки компонентов, сборку аппаратуры из электронной компонентной базы в малогабаритных корпусах различного типа, в том числе с матричным расположением выводов;
  • развитие новых методов присоединения, сварки, пайки, в том числе с применением бессвинцовых припоев.

На еще более далекую перспективу рассчитана «Стратегия развития электронной отрасли России до 2025 года», в проекте которой предусматривается решение ряда вопросов, связанных с бессвинцовыми технологиями.

Таким образом, в обозримом будущем отечественные предприятия будут полностью зависеть от поставок импортных электронных компонентов. В сочетании с вступлением в силу Директивы RoHS актуальными стали следующие проблемы:

  • оценка возможности обеспечения достаточного качества приборов гражданского назначения, производимых по бессвинцовой технологии, при сохранении или снижении издержек производства;
  • прогнозирование последствий использования смешанной технологии (применение импортных компонентов с бессвинцовым покрытием, с одной стороны, и одновременное использование апробированных припоев, содержащих свинец, — с другой) для производства приборов оборонного и космического назначения;
  • оценка ближайших перспектив использования бессвинцовой и смешанной технологии в приборах оборонного и космического назначения с целью унификации технологий и повышения их надежности.

К сожалению, публикуемые материалы, в которых рассматриваются эти проблемы, мало обнадеживают.

Основные последствия введения бессвинцовых припоев по данным [1] следующие.

Температура плавления и, следовательно, температура пайки для бессвинцовых припоев, как правило, выше, чем у припоя ПОС61 (ПОС63), примерно на 30^40 °C. Последнее обстоятельство предполагает большую термостойкость электронных компонентов, печатных плат, сохранение активности флюса при более высоких температурах, сохранение работоспособности оборудования.

Бессвинцовые припои имеют худшие механические и химические характеристики по сравнению со свинецсодержащими припоями. Использование бессвинцовых припоев предъявляет повышенные требования к влагосодер-жанию монтируемых материалов и компонентов и, следовательно, к герметичности упаковки до монтажа, а значит, предполагает введение операции сушки.

Критерии оценки качества паяных соединений претерпевают изменения, что должно отразиться на обучении персонала. Внедрение бессвинцовых припоев вызовет повышение цен на комплектующие. Стоимость припоя растет уже потому, что свинец -один из наиболее дешевых металлов, используемых для низкотемпературной пайки.

Повышение температуры пайки предопределяет повышение энергопотребления.

Автор статьи [2] приводит следующие данные, связанные с применением бессвинцовых технологий.

Бессвинцовые соединения характеризуются более низкой ударопрочностью, оловянными дендритами, ускоренной кристаллизацией за счет повышения температуры пайки, повышенным образованием пустот в паяном соединении, эрозией меди.

При тестовых испытаниях пайкой волной припоя при одинаковой температуре и времени воздействия в бессвинцовых соединениях пустот гораздо больше, чем в содержащих свинец припоях.

Совет

Кроме того, бессвинцовые припои с высоким содержанием олова способны частично или полностью растворять медь с окантовки металлизированных отверстий при пайке волной припоя, которая происходит в течение 4-7 с.

Автор публикации [3] сообщает, что при использовании бессвинцовых технологий снижается

ремонтопригодность изделий.

Кроме того, растет количество дефектов, связанных с использованием обсуждаемой технологии: повышенное гидротермическое расширение и, как следствие, образование трещин в корпусах компонентов во время пайки; повышенное коробление компонентов и печатной платы; расслоение компонентов и ПП при монтаже и ремонте; менее надежное соединение между компонентом и финишным покрытием ПП; непредсказуемое качество соединения между выводом и контактными площадками ПП; повышенная опасность образования ин-терметаллидов из-за более высокой температуры оплавления, большего содержания олова в припое, отсутствия свинца, сдерживающего их рост; образование оловянных «усов»; меньшая долговечность паяных соединений.

Необходимо отметить негативные последствия использования бессвинцовых припоев и в случае применения ручной контактной пайки: разбрызгивание флюса; недостаточное смачивание соединяемых поверхностей; повышенная эрозия паяльного стержня, обусловленная как более высокой температурой пайки, так и большим содержанием олова в припое; повышенная опасность перегрева электронных компонентов; образование «пиков» или «флажков» припоя в паяном соединении [4-8].

Использование висмута в бессвинцовых припоях снижает температуру его плавления, а следовательно, и температуру пайки. Стоимость припоя не увеличивается.

Однако сплавы на основе висмута обладают чрезмерной хрупкостью, недостаточной прочностью на отрыв из-за малой усталостной прочности, более низкой рабочей температурой эксплуатации прибора.

То же самое можно сказать о припоях на основе индия. Кроме того, индий значительно дороже висмута [9].

Хорошими свойствами обладает эвтектический сплав Sn96Ag4 с температурой плавления 221 °C. При термоциклировании он показывает даже лучшую надежность по сравнению с припоем SnPb.

Обратите внимание

Припой многие годы успешно использовался в изделиях специального назначения. Его основной недостаток -большая температура пайки, достигающая 260 °C.

Эвтектический сплав Sn95,5Ag3,8Cu0,7 (SAC4) с температурой плавления 217 °C имеет лучшую смачиваемость и прочность паяных соединений, чем Sn96Ag4 [9].

Полное отсутствие свинца и увеличение олова примерно на 50% существенно увеличивает поверхностное натяжение бессвинцового сплава. Если для Sn60Pb40 оно составляет 481 мН/м, то для SAC4 — 548 мН/м.

Это исключает действие механизма самовыравнивания компонента относительно контактных площадок при оплавлении паяльной пасты, что, в свою очередь, увеличивает потребность в использовании более точного, а значит, более дорогого оборудования для установки компонентов.

Время смачивания сплава SnPbAg при температуре 245 °C составляет 8 мс, при 260 °C — 7 мс. Время смачивания припоя SAC4 при температуре 245 °C составляет 460 мс, при 260 °C — 10 мс.

Поэтому необходимо использовать более мощные печи, более длительный нагрев, подвергать воздействию более высокой температуры печатные платы и компоненты. При этом необходимо помнить, что верхним пределом для большинства электронных компонентов является температура 250 °C [9].

Таким образом, для оплавления бессвинцовых паст требуются печи с существенно меньшей погрешностью поддержания температуры теплоносителя, а для исключения чрезмерного окисления пайку бессвинцовыми припоями рекомендуется осуществлять в азотной среде.

Использование бессвинцовых материалов отражается и на технологии контроля качества паяных соединений.

Исходные причины и последствия следующие [10]: повышение вязкости паяльных паст, что повышает вероятность засорения отверстий в трафарете; ухудшение условий для формирования столбиков паяльной пасты, что приводит к необходимости введения контроля не только заполнения отверстий трафарета, но и контроля всего столбика паяльной пасты; повышение трудоемкости устранения технологических дефектов; увеличение вероятности повреждения печатного узла при ремонте; разрушение переходных металлизированных отверстий под воздействием более высокой температуры пайки; образование микротрещин по границе раздела «вывод — галтель припоя»; для выводов типа «крыло чайки» характерны пустоты на границе «вывод — галтель припоя».

Все перечисленные дефекты, как правило, нельзя обнаружить при простом визуальном контроле, они являются скрытыми и недопустимы для продукции ответственного назначения.

Таковы основные проблемы, связанные с технологией чисто бессвинцовой пайки.

Важно

Однако, как было сказано выше, на ряде предприятий уже возникает комплекс вопросов, связанных с применением так называемой смешанной технологии, при которой наряду с пастами на основе припоев SnPb или SnPbAg используются электронные компоненты и печатные платы, свободные от свинца.

В работе [11] сообщается, что пайка бессвинцовыми припоями компонентов с покрытием SnPb приводит к образованию пустот в паяных соединениях.

Кроме того, образуются области, в лучшем случае содержащие эвтектический сплав SnAgPb с температурой плавления 179 °C вместо 221 °C, в худшем -эвтектический сплав SnPbBi с температурой плавления 96 °C. Области с пониженной температурой плавления проявляются менее чем через 400 температурных циклов.

Образцы припоев SnAg4Cu0,5 с примесью свинца от 0,5 до 1% выдерживают 3252 (Pb 1%) или 6320 (Pb 0,5%) температурных циклов вместо 13 400 для чистого сплава [11].

При времени нагрева от температуры плавления припоя SnPb (эвтектический припой Sn, 37 вес. % Pb) до пиковой температуры 215 °C в течение 60, 90 или 120 с происходит полное его смешивание с припоем шариков корпусов BGA диаметром 0,5 мм.

При этом надежность паяных соединений превышает надежность соединений, выполненных припоями SnPb и, по крайней мере, равна надежности соединений, выполненных чистым припоем SnAgCu. (Сплав, используемый для бессвинцовых шариковых выводов BGA и обозначаемый как SAC405: Sn; 4 вес. % Ag; 0,5 вес. % Cu.

) При пайке корпусов BGA припоем SnPb с диаметром шариковых выводов 0,8 мм по тем же режимам не приводит к полному смешиванию с исходным бессвинцовым припоем SnAgPb. При этом надежность паяных соединений меньше, чем у соединений, выполненных чистыми припоями SnPb или SnAgCu. С увеличением времени пайки растет и надежность паяного соединения.

При пайке корпусов BGA с диаметром шариковых выводов 1 и 1,27 мм, несмотря на отсутствие полного смешивания припоев SnPb и SnAgCu, надежность паяных соединений выше, чем у соединений, выполненных чистыми припоями SnPb или SnAgCu.

Финишное покрытие печатной платы — OSP-медь (Organic Solderability Preservative) — показало лучшие характеристики, чем ENIG-покрытие (никель-золото). Однако повреждения паяных соединений находились практически всегда со стороны корпуса компонента и в объеме припоя. Никакой микроструктурной связи между поверхностным покрытием и улучшением надежности не было обнаружено [12].

Совет

Таким образом, полное смешивание припоев SnPb и SAC не является достаточным условием гарантии надежности. Для малых корпусов необходимо полное смешивание припоев и однородность микроструктуры, в то время как для больших корпусов полное смешивание припоя не обязательно для обеспечения приемлемой надежности паяного соединения.

Вполне уместно в рамках данной публикации напомнить об эффекте роста так называемых оловянных «усов» при использовании бессвинцовых припоев, который известен уже около 50 лет. Так, по данным автора статьи [13], эту проблему стали усиленно изучать в течение последних 10 лет в связи с использованием именно бессвинцовых технологий.

Известно, что оловянные «усы» — это монокристаллы, имеющие длину до нескольких миллиметров с поперечником от 1 до 10 мкм. Инкубационный период и скорость роста зависят от вида нанесения олова, основного материала, условий хранения (влажности, наличия кислорода, температуры), наличия легирующих примесей и толщины осаждения [14].

Испытания показывают, что при содержании свинца от 5 до 40% «усы» не возникают, хотя механизмы предотвращения их образования при разных концентрациях свинца различны.

Именно по этой причине в Директиву RoHS ввели поправку о допущении 15% свинца в покрытии выводов компонентов с шагом менее 0,65 мм [15].

Справедливости ради следует отметить, что образование «усов» возможно при определенных условиях и на других материалах [16].

По некоторым данным препятствует образованию оловянных «усов» добавление в чистое олово золота и индия. Однако такие покрытия и припои дороги и имеют другие недостатки, влияющие на качество паяных соединений.

Испытания оловянных покрытий, нанесенных на медное основание с никелевой подложкой различной толщины, проводились следующим образом: сначала испытуемые образцы хранили в условиях окружающей среды в течение двух с половиной лет, затем они были подвергнуты 1000 температурных циклов, потом в течение двух месяцев их выдерживали во влажной среде с повышенной температурой. До начала испытания рост «усов» не наблюдался. Во время термоцикли-рования большое количество «усов» выросло на всех пробных образцах, однако их длина не превышала 50 мкм. Воздействие влажности с повышенной температурой прибавило количество «усов» и увеличило их длину до 200 мкм. Воздействие условий окружающей среды после завершения испытания не повлияло на рост «усов». Контрольные образцы из той же партии с аналогичным покрытием, хранившиеся четыре года, не показали роста «усов» [17].

Обратите внимание

Таким образом, никелевый барьерный слой не влияет на рост «усов» при последовательном испытании на воздействие условий окружающей среды. В условиях влажности с повышенной температурой никелевая подложка способствует образованию самых длинных «усов».

Между длинами и диаметрами усов отсутствует корреляция. «Усы» имеют слабо выраженную тенденцию к росту перпендикулярно поверхности. Более тонкая никелевая подложка создает меньшее количество «усов».

Средняя длина «усов» выше на образцах с более тонким оловянным покрытием, хотя максимальная длина «усов» не имеет взаимосвязи с толщиной покрытия [17].

Выводы

В настоящее время использование бессвинцовых технологий монтажа приводит к необходимости решения ряда проблем, сопровождающихся снижением прибыльности производства и надежности электронных приборов.

Смешанная технология монтажа электронных приборов, применение которой обусловлено отсутствием необходимой отечественной элементной базы, как правило, приводит к снижению качества паяных соединений по сравнению с традиционной свинцовой или полностью бессвинцовой технологией.

Для применения бессвинцовых технологий в производстве электронных приборов военного и космического назначения необходимо ускорить проведение комплекса исследований по гарантированному исключению роста оло-вянных «усов» и повышению качества паяных соединений. ^^

Литература

  1. Шапиро Л. Новые европейские директивы для изделий электроники // Производство электроники. 2006. № 2.
  2. Ши К., Браун С. Бессвинцовая сборка — первые результаты // Производство электроники. 2007. № 5.
  3. Вотинцев А. Современные материалы для бессвинцовой технологии // Производство электроники. 2006. № 2.
  4. Компания Koki помогает сократить расходы производителей бессвинцовых сборок -http://elinform.ru/news_1077.htm
  5. Штенников В. Н. Материал для жал паяльных станций // Компоненты и технологии. 2004. № 7.
  6. Штенников В. Н. Форсированный разогрев паяльного инструмента // Компоненты и технологии. 2004. № 9.
  7. Штенников В. Н. Рекомендации по уточнению положений международного стандарта IEC (МЭК) 61192-1 «Процесс пайки» // Технологии в электронной промышленности. 2009. № 7.
  8. Штенников В. Н. Опыт предприятия по изучению разогрева паяльных стержней после пайки // Компоненты и технологии. 2005. № 5.
  9. Левданский А. Изменение технологического процесса при переходе на бессвинцовую пайку // Технологии в электронной промышленности. 2006. № 1.
  10. Гафт С., Матов Е. Выбор стратегии контроля в условиях перехода к бессвинцовым технологиям // Поверхностный монтаж. 2005. № 6-7.
  11. Щеголева И. Компания AIM решает проблемы перехода на бессвинцовую пайку // Производство электроники. 2006. № 2.
  12. Kinyanjui R. Solder loint Reliability of Pb-free SnAgCu Ball Grid Array (BGA) Components in SnPb Assembly Process. Proceedings APEX, 2008.
  13. Жанг В., Нвагер Ф. Функция свинца для предотвращения образования «усов» в покрытиях из олова // Технологии в электронной промышленности. 2007. № 8.
  14. Whitlaw K., Crosby l. Proceedings of the 2002 Aexf Sur / Fin Conference. 2002.
  15. Ран А., Дием Р. Бессвинцовое производство — компоненты и покрытия // Производство электроники. 2006. № 2
  16. Chudnovsky B. H. Degradation of Power Contact in Industrial Atmosphere: Silver Corrosion and Whiskers // Proc. 48th IEEE Holm Conference on Electrical Contacts, 2002.
  17. Panashchenko L., Osterman M. Examination of Nickel Underlayer or a Tin Whisker Mitigator. IEEE Electronic Components and Technology Conference, San Diego, CA. May 2009.

Источник: https://www.tech-e.ru/2010_3_4.php

Ссылка на основную публикацию