3. Материалы для сборочно-монтажных работ

3.1 Припои, паяльные пасты и флюсы

Основные сведения о низкотемпературных припоях, паяльных пастах и флюсах изложены в учебном пособии /6/. Со времени издания пособия появилось много материалов. Анализ их характеристик показывает, что работы по созданию новых припоев, паяльных паст и флюсов проводятся в следующих направлениях.

1. Разработка высокочистых припоев преимущественно системы Sn-Pb. Цель получения таких припоев - обеспечение высококачественной пайки. Можно отметить такие припои как припой типа Multi-Pure для автоматизированной пайки и трубчатый припой с флюсом типа X39B диаметром от 0,23 до 3,2 мм, позволяющий ремонтировать отмытые РМ без повторной отмывки.

2. Создание паяльных паст, адаптированных к условиям автоматизированной установки и пайки КПМ.

Из большого числа свойств этих паст можно выделить следующие:

- совместимость припойного наполнителя пасты с покрытием контактных площадок ПП и монтажных элементов КПМ;

- вязкость в пределах 600-1300 Па_*С для придания клеющих свойств;

- легкость отделения от трафарета и дозатора при достаточной смачивающей способности;

- незначительное растекание во время подсушивания;

- отсутствие необходимости удаления остатков флюса или их отмывка в воде.

Примером отечественных паст, удовлетворяющих названным требованиям, являются пасты ПОС-61ЛО, ПОСВ-45ЛО и ПОС-61К. В состав паст ПОС-61ЛО и ПОСВ-45ЛО входят порошкообразный припой (ПОС-61ЛО или ПОСВ-45), флюсующая композиция на основе органических ингредиентов и специальные добавки.

Паста ПОС-61К содержит флюсующую композицию, не снижающую сопротивление изоляции между печатными проводниками и нерастворимую в воде.

Температура оплавления: паст ПОС-61ЛО и ПОС-61К 220 С, пасты ПОСВ-45ЛО 150 С.

Характеристики некоторых припойных паст, производимых фирмами США, приведены в табл. 2.

Таблица 2

Тип пасты	Характеристики
1	2
RM89	Паяльная паста с флюсом, не требующим отмывки. Разработана для нанесения с помощью ручных и автоматических дозаторов или трафаретной печати. Состав: олово -62%, свинец- 36%, серебро-2%. Не закупоривает иглу дозатора. Практически не подвержена растеканию при предварительном нагреве. Обладает хорошими паяющими свойствами, обеспечивает хорошую смачиваемость.
WS13	Паяльная паста с водорастворимым флюсом. Разработана для нанесения через сетчатый и металлический трафарет. Состав: олово-62%, свинец-36%, серебро-2%. Не требует добавления разбавителя перед или во время использования. Пригодна для пайки компонентов с шагом между выводами менее 0,625 мм. Устойчива к изменению параметров технологического процесса. Хорошая устойчивость к растеканию и способность отмывки водой. Исключает необходимость применения фреоносодержащих растворителей. Прозрачный остаток флюса не препятствует контролю качества пайки.
MC/38	Паяльная паста с флюсом не требующим отмывки. Хорошая стойкость к растворителю при предварительном нагреве. Стабильная повторяемость качества нанесения при печати через сетку или трафарет. Улучшенные клеющие свойства, способствующие удержанию компонентов до пайки. Уменьшенный расход благодаря высокому содержанию металлической составляющей.

3. Разработка водосмываемых и с неудаляемыми остатками флюсов (табл. 3)

Таблица 3

Тип флюса	Характеристики
1	2
ФПС-6	Флюс с неудаляемыми остатками, органический, не вызывающий коррозии. При пайке с общим нагревом образует водонепроницаемую полимерную пленку, которая имеет сопротивление изоляции 1010-1012 Ом*см.

Продолжение табл. 3

1	2
	Флюс может применяться при автоматизированной пайке. Температурный интервал применения от 200 до 300 С
ФПС-8	Флюс водосмываемый, органический, не коррозионно-активный. Остатки флюса и продукты реакции легко удаляются проточной или горячей водой. Температурный интервал применения от 130 до 300 С.
X32-10i	Однокомпонентный флюс, не требующий отмывки. Не содержит галогенов и практически не оставляет остатков после пайки. Предназначен для пайки волной припоя, а также может использоваться при ручной пайке
Circu Standart L2	Высокоактивный флюс, позволяющий паять ПП и компоненты с длительным сроком хранения и, соответственно с плохой паяемостью. Не оставляет коррозийных или проводящих остатков на поверхности ПП после пайки. Имеет высокое поверхностное сопротивление изоляции. Пригоден для всех способов пайки, в том числе для пайки волной припоя. Подходит для сборки РМ систем связи, военной, воздушной и космической аппаратуры.

3.2. Клеи

Клеи предназначены для технологического крепления компонентов, прочного их соединения с ПП в РМ, испытывающих значительные механические нагрузки, и отвода тепла от компонентов при их установке на теплостоки.

Предпочтительными являются универсальные клеи с хорошим сочетанием технологических и эксплуатационных свойств. Требования к таким клеям определены в работе /7/.

1. Клей должен быть одно- или двухкомпонентным.

2. Время схватывания клея при ультрафиолетовом (УФ) или ИК излучении для технологического крепления компонентов на ПП под пайку должно быть не более 10 с при температуре 140 С с обеспечением прочности 0,5 Мпа в нормальных условиях; время полного отверждения для дополнительного крепления компонентов должно быть не более 2 ч при 60 С (прочность не менее 2 МПа в нормальных условиях).

3. Клей должен быть ремонтопригодным, т. е. позволять осуществлять демонтаж компонентов путем механического и теплового воздействия без их разрушения.

4. Клей должен быть тиксотропным, т. е. клей должен наноситься каплями без растекания и не должен тянуться при нанесении.

5. Консистенция клея должна обеспечивать возможность механизированной и автоматизированной подачи его в места приклейки с помощью дозаторов и трафаретов.

6. Сохранение прочности клеевого соединения длительное время в широком интервале температур.

7. Коэффициент теплопроводности клея в пределах от 0,5 до 1,2 Вт/м_*К.

8. Удельное объемное сопротивление клея 10¹²-10¹³ Ом_*см, а тангенс угла диэлектрических потерь на частоте 1 МГц не более 0,02.

9. Клей должен обладать адгезионной способностью к меди, диэлектрикам (стеклотекстолиту, полиимиду и др.), защитным маскам и материалам корпусов компонентов.

10. Жизнеспособность клея в нормальных условиях должна быть не менее 15 ч и при температурах от 0 до 5 С - не менее 24 ч; срок хранения не менее 6 месяцев.

11. Клеевые соединения должны быть стойкими к моющим средам, ультразвуковым колебаниям, флюсам, паяльным пастам, расплавленному припою при температуре 260 5 С, трехкратное время воздействия которого не более 18 с.

12. Клеевые соединения должны быть совместимы с влагозащитными покрытиями.

В мировой практике, как правило, не применяются универсальные клеи; широко используются специальные клеи с выраженными теми или иными свойствами.

Отечественной промышленностью разработано много клеев, пригодных для крепления компонентов. К ним относятся клеи марок УПЛ-3, К5-4, КЖТ-8, ВКВ-А, термостойкие клеи ТКЛ-2 и ТКЛ-150, ВК-9, Фотогерм-508М. Наибольшее распространение получили клеи из числа эпоксидов, полиуретанов и силиконов.

Эпоксидные клеи характеризуются высокими электрическими и механическими свойствами, хорошей адгезией к материалам корпусов компонентов и ПП. Клеи этой группы имеют низкую ремонтопригодность.

Полиуретановые клеи выпускаются в виде одно- и двухкомпонентных систем. По сравнению с эпоксидными клеями они более эластичны и ремонтопригодны, но у них большой ТКЛР.

Клеи на основе силиконовых смол отличаются хорошими диэлектрическими свойствами и ремонтопригодностью. Недостаток этих клеев - низкая адгезия к подложке и большой ТКЛР.

Клей Фотогерм – 508М эпоксиакриловый, он выдерживает двукратное воздействие расплавленного припоя при температуре 250 С в течение 4с, стоек к моющим средам (бензину, спирту и др.) по ГОСТ 20.39.405-84 (температура от 25 до 35 С, время воздействия моющей среды не более 10 минут), не вызывает коррозию проводников. Клей отверждается под действием УФ и ИК излучений. Очистка оборудования от неотвержденной композиции производится ацетоном, толуолом и изоприловым спиртом.

В работе /7/ приведены характеристики клеев марок КРП и КУФО-4М. Клей КРП теплопроводный, быстросхватывающийся, тиксотронный, легко наносится импульсным дозированием. Клей с жизнеспособностью до трех недель, теплопроводностью до 0,87 Вт / м _* К, схватывается при температуре 120 С за 30 с; для полного отверждения необходима выдержка в течение 3 ч при 120 С. Аналогичным свойствами обладает и клей КУФО-4М. Клеи КРП и КУФО-4М рекомендуют для крепления всех типов компонентов в условиях автоматизированной сборки.

3.3. Моющие жидкости

Качественная отмывка поверхности ПП от остатков флюсов, связующих и пластификаторов, входящих в паяльные пасты, и от других органических и неорганических загрязнений является одним из важных условий предотвращения коррозии паяных соединений, печатных проводников и снижения сопротивления изоляции между ними. Требования к качеству отмывки РМ после пайки возрастают по мере повышения плотности размещения компонентов и уменьшения зазоров между элементами ПП.

В производстве РЭС используются спирто-бензиновые, спирто-ацетоновые и спирто-фреоновые смеси /6/. Смеси на основе бензина и ацетона пожаро - и взрывоопасны. Смеси, содержащие фреон, экологически опасны, так как они вызывают разрушение озонового слоя.

Вследствие указанных недостатков применение спирто-бензиновых, спирто-ацетоновых и спирто-фреоновых жидкостей постоянно сокращается; предпочтение отдается техническим моющим средствам (Электрин, Истра-1 и др.) и новым жидкостям, к которым относится Прозон, выпускаемая английской фирмой Мультикор Солдерс.

Прозон имеет малое поверхностное натяжение, гарантирующее эффективное ее проникновение в малые зазоры и отмывку под КПМ. Она безопасная (точка воспламенения более 100 С) и экологически чистая жидкость. Прозон разлагается биологически, смешивается с водой в любых пропорциях, совместима с большинством материалов. Исключение составляют некоторые типы резин и полистиролов.