У галузях електронного виробництва та ремонту якість паяння друкованих плат безпосередньо визначає продуктивність і термін служби продукту. У LHD ми особисто переконалися, як неправильний вибір припою призводить до дорогочасного повторного виконання робіт у виробництві друкованих плат — це ще раз підкреслює важливість цього рішення. Незалежно від того, чи ви ентузіаст-початківець у електроніці, чи професіонал у виробництві друкованих плат, вибір найбільш підходящого припою є першим засобом захисту від холодних та неякісних з'єднань, забезпечуючи надійні електричні контакти, що може вирішити різницю між бездоганним, надійним електронним пристроєм і пристроєм, схильним до слабких з'єднань і дорогих поломок.
На основі цього розуміння, а також з метою вирішення поширеної складності щодо вибору у практичній роботі, компанія LHD перетворила накопичений у цій галузі досвід на цей детальний посібник з вибору. У даній статті систематично розглянуто всі аспекти припою для друкованих плат. Тут ви знайдете все, що потрібно знати про паяння друкованих плат — від основ того, що таке припій, до 8 найкращих припоїв для проектів з платами, і вибору ідеального припою для вашого наступного монтажу, що надасть вам практичний довідник. Ми розглянемо кожен відповідний тип припою — з вмістом свинцю, без свинцю, срібний, з канифолевим осердям, без необхідності очищення та інші — і водночас надамо вам практичні поради та рекомендації експертів. Якщо ви шукаєте остаточний посібник щодо вибору правильного припою для свого наступного проекту з друкованою платою, шукати більше не потрібно!
Припій — це набагато більше, ніж просто «клей» у виробництві друкованих плат (PCBA). Він виконує подвійну функцію: забезпечує електричні з'єднання та створює механічні зв'язки. Процеси контролю якості LHD показують, що неправильний вибір припою — чи то за складом сплаву, типом флюсу чи кількістю нанесення — легко призводить до таких проблем, як холодні паяні з'єднання, перемички з припою або нестабільні з'єднання, що потенційно може призвести до повного виходу продукту з ладу. Крім безпосереднього відмовлення, неоптимальний припій може призводити до прихованих дефектів — з'єднань, які проходять початкове тестування, але передчасно виходять з ладу в експлуатації через зростання електричного опору або чутливість до термічної втоми й вібрації. Тому розуміння та правильний вибір припою — це не лише основний навик у електроніці, а й інвестиція в довготривалу надійність та репутацію вашого продукту.
Припій — це сплав металу з низькою температурою плавлення, який використовується для з'єднання електронних компонентів із контактними майданчиками друкованої плати шляхом плавлення, утворюючи міцне припояне з'єднання після охолодження. Його ключовою характеристикою є температура плавлення, нижча за температуру плавлення металів, що з'єднуються (наприклад, міді), що дозволяє здійснювати з'єднання при низькій температурі.
Сплави припою для електроніки зазвичай являють собою суміш олова та свинцю або олова зі сріблом і міддю (безсвинцевий припій). Різні співвідношення елементів надають припою унікальні властивості розтікання, міцність і електропровідність. Наприклад, евтектичне співвідношення 63/37 олово-свинець має чітко визначену температуру плавлення і затвердіває миттєво, що спрощує контроль процесу. Навпаки, неевтектичні сплави, такі як 60/40, мають пластичний діапазон, через що більше схильні до порушень під час охолодження.
Під час паяння розплавлений припій за допомогою флюсу заповнює мікроскопічні зазори між виводами компонентів і мідними контактними майданчиками. Після охолодження та затвердіння він забезпечує як електричне з'єднання, так і механічне кріплення. Флюс також відіграє важливу роль, хімічно очищаючи поверхні. Це дозволяє розплавленому припою ефективно «змочувати» їх, тобто рівномірно розтікатися й утворювати суцільний шар, а не збиратися краплями
Вибір найкращого припою для друкованих плат починається з розуміння типів припою. Хоча існує багато спеціалізованих варіантів, найважливіша відмінність — це між припоєм на основі свинцю та безсвинцевим припоєм. Часто можна зустріти посилання на два типи припою:
Залежно від вимог до очищення та технологічного процесу, припої можна поділити далі:
· Припій з канифоллю: він має високу універсальність і активність. Хоча залишок, як правило, є діелектриком, він липкий і гігроскопічний, тому часто потребує очищення ізопропіловим спиртом для забезпечення довготривалої надійності або з естетичних міркувань.
· Припій без очищення: мінімальний залишок з низькою корозійністю, підходить для масового виробництва поверхневого монтажу (SMT).
·Припій з водорозчинним флюсом: залишки можна видалити водою, що відповідає дуже високим вимогам до чистоти, наприклад, у медичних або військових застосуваннях. Цей флюс дуже активний, але також дуже корозійний, якщо його не видалити повністю та негайно після паяння.
Тип припою |
Основний сплав |
Типове застосування |
Основні переваги |
Олово-свинець (SnPb) |
60/40, 63/37 |
Ремонт, застарілі пристрої, аудіофіли |
Легкий у використанні, блискучі та надійні з'єднання |
Безсвинцевий (SAC305) |
SnAgCu |
Усі сучасні друковані плати, RoHS |
Екологічно чистий, відповідний нормам, гарна міцність |
Срібний припій |
SnAg, SnAgCu |
Високоякісні, вібрація/термоциклування |
Висока електропровідність, стійкість до термовтомлення, механічна міцність |
Канифольне осердя |
ВАРІЮЄТЬСЯ |
Загальна електроніка, ремонт |
Самофлюсуючий, чистіші з'єднання |
Безпромивний припій |
ВАРІЮЄТЬСЯ |
Виробництво, де очищення є непрактичним |
Мінімальні залишки, підходить для SMT |
Фізична форма припою безпосередньо впливає на технологічний процес і ефективність. Вибір неправильної форми може призвести до дефектів, неефективності та збільшення витрат, незалежно від якості сплаву.
Ваша техніка, масштаб проекту та складність схеми визначають оптимальну форму припою. Припій у формі дроту забезпечує точний ручний контроль — ідеальний варіант для НДР, прототипування, ремонту або виробництва малими партіями. Припійна паста використовується при паянні методом рефлоу або при точній роботі з SMD-компонентами. Припійні бруски застосовуються на промислових збірних лініях. У LHD ми допомагаємо клієнтам обрати оптимальну форму залежно від обсягу виробництва, складу компонентів та вимог до якості, забезпечуючи ефективність і вигідність.
Жоден повний посібник щодо найкращого припою для друкованих плат не буде повним без обговорення флюсу — ключового компонента міцних і чистих паяних з'єднань.
Флюс видаляє оксиди з металевих поверхонь до та під час паяння. Без флюсу припій не буде правильно прилипати, що призведе до слабких паяних з'єднань або розімкнутих ланцюгів.
· Припій із канифолевим осердям :
Містить природну смолу сосни; дуже ефективний для видалення окислення.
Залишає залишки, які можна видалити ізопропіловим спиртом задля забезпечення довготривалої надійності або з естетичних міркувань.
Традиційний і популярний для ремонту, аудіо- та хобі-проектів.
· Безпромивний припій :
Залишає мінімальний або жодного залишку — рештки зазвичай можна залишити на платі. Важливо переконатися, що залишки справді не є корозійними та непровідними за конкретних умов експлуатації вашого продукту (наприклад, висока вологість).
Ідеальний для масового виробництва, SMT та побутової електроніки, спрощує етапи після обробки.
· Водорозчинний флюс :
Тщательно очищено водою, відповідає найвищим стандартам чистоти, але потребує негайного водяного очищення. Цей флюс дуже активний, але також висококорозійний, якщо його не видалити повністю та негайно після паяння.
Його часто використовують у медичній, військовій або аерокосмічній електроніці, де будь-які залишки є неприйнятними.
Вибір між припоєм із вмістом свинцю та безсвинцевим припоєм, можливо, є найважливішим і найскладнішим рішенням для кожного, хто хоче обрати найкращий припій для наступного проекту друкованої плати. Цей вибір часто диктується нормативними вимогами, проте розуміння технічних наслідків має вирішальне значення для успіху.
Функція |
На основі свинцю (олово-свинець) |
Без свинцю (SAC, SnAgCu тощо) |
Точка танення |
183–190°C |
217–221°C |
Роу-хау відповідності |
Ні |
Так |
Електрична провідність |
Чудово |
Дуже добре |
Простість використання |
Дуже прості |
Середня |
Охорона здоров'я/навколишнє середовище |
Небезпечних |
Більше безпеки |
Зовнішній вигляд з'єднання |
Блакитний |
Трохи тупий |
Типове використання |
Ремонт, застарілі технології, аудіо |
Нові проекти, масове виробництво |
Жоден остаточний посібник не буде повним без порад, специфічних для бренду! Ось наші 8 найкращих припоїв для друкованих плат, які використовуються фахівцями по всьому світу:
Бренд |
Тип/форма припою |
Краще для |
Kester 44 Rosin Core Solder |
Олово-свинець, канифольне ядро, дріт |
Застарілі технології, ремонт, аудіо, легкі блискучі з'єднання |
Alpha Fry AT-31604 |
Олово-свинець, канифольне ядро, дріт |
Початківець DIY, низька вартість, загального призначення |
MG Chemicals 63/37 |
Олово-свинець, без очищення, дріт |
Ремонт, без залишків, надійні результати |
WYCTIN 60/40 Solder Wire |
Олово-свинець, канифольне ядро, дріт |
Щоденне прототипування, освіта |
SRA Soldering Products Rosin Core Solder |
Олово-свинець, канифольне ядро, дріт |
Загальна робота з PCB, стабільні результати |
Cardas Soldering Wire |
Срібний припій, канифольне ядро, дріт |
Аудіофіл, високочастотний, прецизійний звук |
Harris Stay-Brite срібний припій |
Срібний сплав, дріт/стрижень |
Автомобільна промисловість, вібрація, високоякісні схеми |
Припійний дріт Worthington |
Олово-свинець, канифольне ядро, дріт |
Бюджетний, прототипування, навчальні заклади |
Зробіть обґрунтований вибір, ретельно оцінивши такі пункти. Цей контрольний список є систематичним підходом до вибору припою:
Підготовка робочого місця:
Використовуйте антистатичний килимок і гарне освітлення.
Увімкніть паяльник з регульованою температурою.
Очищення компонентів і контактних майданчиків:
Видаліть окиснення та зайвий припій за допомогою ізопропілового спирту, а за потреби — ганчірки для припою або відсосу припою.
Розміщення компонентів:
Підберіть потрібний кут для монтажу в плату; переконайтеся, що виводи добре входять у отвори друкованої плати.
Нанесення припою:
Нагрійте контактну площадку та компонент паяльником, потім подайте дріт припою або нанесіть паяльний пасту.
Припій має плавно розтікатися і проникати на обидві поверхні.
Використовуйте правильну кількість припою — недостатня кількість призводить до слабких з'єднань, надлишок створює зайвий припій або перемички.
Перевірка якості паяння:
Якісне паяне з'єднання має блискучу увігнуту форму, без сосулек чи кульок припою.
Огляньте з'єднання за допомогою лупи або мікроскопа для забезпечення надійності паяння.
Очищення після паяння:
Очистіть залишки припою ізопропіловим спиртом, якщо це необхідно, особливо після використання канифолі або водорозчинного флюсу.
Проблема |
Ймовірна причина |
Рішення |
Холодне паяльне з'єднання |
Низька температура, брудна контактна площадка, поспішне паяння |
Очистіть площадку, підвищте температуру, перепайте |
Місток припою |
Надлишок припою, занадто товстий шар припою |
Використовуйте відсос або фітіль для припою, зменште кількість припою |
Слабке з'єднання |
Рухома частина, недостатньо припою |
Надійно закріплено, повторне нагрівання/зволоження з'єднання |
Надлишок залишків флюсу |
Флюс високої активності або неочищений флюс |
Очистіть ізопропіловим спиртом |
Матове з'єднання |
Дешевий припій, неправильна температура |
Використовуйте якісний припій, контролюйте паяльник |
Відповідально переробляйте старий припій, друковані плати та виробничі відходи. Навіть безсвинцеві припої мають вплив на навколишнє середовище, тому завжди зменшуйте обсяги відходів і зберігайте хімікати в безпечних умовах.
У виробництві електроніки вибір та застосування припою — це дисципліна, що поєднує матеріалознавство, технології виробництва, практичний досвід і дбайливе ставлення до навколишнього середовища. Правильний вибір забезпечує не лише надійні електричні з'єднання, але й є основою для довготривалої стабільної роботи продукту — чи то це інноваційна плата IoT, вінтажний підсилювач чи контролер наступного покоління для автомобілів.
Як ваш надійний виробничий партнер, LHD глибоко розуміє це. І цей комплексний посібник — ваш остаточний довідник щодо вибору та використання правильного припою для вашого кола:
З цими знаннями ви готові взятися за свій наступний проект друкованої плати — впевнені, що електричні з'єднання будуть міцними, а конструкції витримають випробування часом. Якщо вам потрібна професійна підтримка у виборі припою або у виготовленні друкованих плат, технічна команда LHD завжди готова допомогти вам. З цими знаннями ви зможете впевнено братися за свій наступний проект друкованої плати.
Питання: Як обрати найкращий припій для мого наступного проекту друкованої плати?
Відповідь: Почніть з визначення необхідності використання безсвинцевого припою (RoHS), типу компонентів (SMD чи черезотвірні) та очікуваного навантаження (аудіо, автомобільне, високочастотне). Потім оберіть тип припою, форму (дріт, паста, стрижень), флюс і діаметр, які найкраще підходять для вашої схеми.
Питання: Чи завжди срібний припій є найкращим варіантом для друкованих плат?
Срібний припій забезпечує міцність і високу електропровідність, що корисно для високонадійних, високочастотних або аудіофільських схем, але може бути надмірним для простих проектів.
Питання: Чи можна змішувати різні типи припою (з вмістом свинцю та безсвинцевий) на одній платі?
Відповідь: Краще не робити цього — змішування сплавів може призвести до непередбачуваних температур плавлення та якості з'єднань. Використовуйте один і той самий тип припою для кожної плати.
Питання: Чи має значення діаметр дроту припою?
Відповідь: Так! Товстий дріт призначений для великих компонентів, силових з'єднань або заземлення; тонкий дріт дозволяє працювати з високою точністю при монтажі SMD та маленьких з'єднань.
Питання: Чи завжди потрібно очищати залишки флюсу?
Відповідь: Якщо ви використовуєте припій зі смоляним осердям, так — очищайте ізопропіловим спиртом. Якщо використовується безпромивний припій, очищайте лише в високонадійних або візуально важливих місцях.
Питання: Що стосується очищення або переділу запаяного кола?
Відповідь: Завжди використовуйте спеціальний інструмент, наприклад, відсос для припою або якісну оплетку, щоб видалити небажаний або надлишковий припій перед повторним нанесенням.
Питання: Як довго якісний припій зберігається на складі?
Відповідь: Дріт із припою (у сухому та герметичному пакуванні) зберігається роками; пасту для припою слід використовувати в термін, вказаний виробником (зазвичай 6–12 місяців у холодильнику).