Для чего и зачем нужен паяльный флюс
Для надежной и качественной работы устройства после пайки один из критериев — это качество сборки и монтажных работ. В свою очередь этот этап зависит от используемых в работе флюсов, которые различаются по своему составу и спектру применению.
Что необходимо знать о флюсе
Флюс – это вещество, которое облегчает процесс пайки. Оно удаляет окислы до спаивания деталей и во время лужения. Из-за высоких температур пайки реакция окисления ускорятся, и оксидный слой появляется быстрее на спаиваемых поверхностях. Флюс уменьшает этот процесс, а также смачивает поверхность, благодаря чему появляется эффект «поверхностного натяжения», и припой легче распределяется.
Выбор паяльной станции, как и поиск необходимого флюса для работ напрямую зависит от того, какую именно вы преследуете цель.
Например, для радиолюбительства подойдут низкобюджетные материалы. А вот для ремонта необходимо использовать безотмывочные вещества, тем более если дело касается BGA пайки.
Основные функции и свойства
Перед пайкой на контактах присутствуют окислы. Так как контакты состоят из металла они окисляются в окружающей воздушной среде. Этот химический процесс протекает постоянно, если поверхность металла не защищена каким-либо слоем лака или иного изолятора от воздуха.
Чтобы надежно и качественно припаять контакты друг к другу их необходимо предварительно залудить припоем. С этого этапа начинается одна из главных и ключевых функций флюса.
Основные функции флюса:
- быстрое удаление окислов с контактов при пайке;
- создание поверхностного натяжения при нанесении припоя на поверхности пайки;
- дополнительная защита места припаянного контакта от окружающей среды (воздуха или попадания влаги, антикоррозийность).
Почему так важен правильный выбор паяльного флюса? При выборе флюсов важную роль играют его параметры и заявленные свойства.
Параметры и свойства:
- остаточные эффекты (нужно отмывать остатки флюса или нет);
- сопротивление (Ом);
- рабочая температура;
- форма вещества (пастообразная, жидкая или твердая);
- выбросы при работе;
- стоимость.
Как мы можем заметить, этих факторов очень много. Например, форма флюса играет важную роль при выполняемой работе. Жидкая канифоль намного практичнее твердой, если вам необходимо сделать пайку нескольких десятков проводов. А вот пастообразный флюс при тонкой работе выигрывает у всех. Он не сильно растекается, его удобно дозировать. Однако использовать подобный флюс для пайки проводов не стоит, это экономически не выгодно.
Требования к флюсам
Так как флюсы имеют разные химические составы и предназначение, то и требования к ним могут быть разные. Например, для безотмывочных флюсов категорически не приемлема кислота. В некоторых отраслях электроники, таких как системы безопасности, медицинская и военная техника главные параметры — это их устойчивость во время эксплуатации к различным внешним факторам. И качество пайки это один из факторов надежности устройства. Особенно, если это касается SMD компонентов и BGA микросхем.
Классификация по типу
Так как сфера применения паяльного флюса достаточно велика, то и по своему составу они отличаются. От химического состава зависит и цена, и выбросы при пайке.
Активные
К активным относят такие флюсы, которые имеют в своем составе кислоту. Кислота отлично удаляет окислы, ею очень удобно паять и залуживать различные металлические контакты. При пайке кислотой необходимо создать наиболее проветриваемые условия т.к. в процессе испарения выделяются ядовитые отходы, и они в первую очередь бьют не только по дыхательной системе, но и по слизистой. К тому же, нужно быть очень аккуратным при нанесении кислоты на место пайки и не допускать попадания на кожу или слизистые. 100% необходимость чистки участка пайки.
Кислота вступает в реакцию с местом пайки и при комнатной температуре. Поэтому, через небольшой промежуток времени в месте пайки образуются микротрещины, которые после еще и окислятся. При этом повысится сопротивление контакта, и в итоге наступит полное разрушение пайки. К тому же, кислота — это очень хороший проводник (т.к. имеет в своем составе воду). Если вы не удалите её между рядом между двумя дорожками — это гарантированное короткое замыкание.
В большинстве случаев ремонта и радиолюбительской практике использование паяльной кислоты не оправдано. Многие радиолюбители учат новичков паять кислотой и это фатальная ошибка. Да, ею паять легче, но это крайняя мера. Использовать паяльную кислоту нужно только в крайнем случае. К ним относятся сильные окислы (последствия попадания влаги, и кстати в этом случае можно использовать активированный флюс) или же пайка разных металлов.
Кислотные флюсы не рекомендуется наносить на плату металлическими инструментами т.к. они со временем могут получить повреждения из-за действий кислоты. Тоже самое касается и жала паяльника. Чрезмерная пайка кислотой может повредить жало паяльника.
Бескислотные
К бескислотным флюсам относят нейтральные флюсы. Такие вещества не вступают в реакцию с местом пайки сразу при нанесении. Они не разъедают спаянные соединения. По цене это самые доступные вещества.
Антикоррозийные
Снижают возможную коррозию металлов после пайки.
Защитные флюсы
Этот тип флюсов позволяет защитить плату от окружающей среды и не допускает окисления контактов при эксплуатации электронного устройства.
Активированные
К такому типу относят вещества, которые очищают место соединения пайки. Не требуют смыва, но желательно после пайки удалять их остатки.
По состоянию
Флюсы бывают разными по форме и состоянию. Есть твердые, жидкие и пастообразные. В целом они почти полностью различаются по своим параметрам и свойствам.
Жидкие
Жидкие флюсы уже имеют лучше свойства по сравнению с твердыми. Их намного проще наносить и существенно сокращается время пайки. 
Недостаток — это быстрое высыхание на открытом воздухе, в случае пролива такого состава на поверхность – её трудно будет оттереть. К такому типу относится, например, жидкая канифоль. Она обычно продается в баночках с кисточкой. 
Если вы используете жидкую канифоль – не подносите её на горячую поверхность кисточкой. 
Из-за высокой температуры кисточка может деформироваться и её невозможно вернуть в прежнее состояние.
Кстати, после покупки в магазине, сразу проверяйте плотность закрытия крышки, иначе она может разлиться. В магазинах бывает крышки не плотно закрывают, чтобы канифоль не присыхала к флакону.
Твердые
К твердым относится самая обычная канифоль, паяльный жир. Достоинство таких флюсов — это цена. Кстати, таблетки аспирина – это тоже вполне себе твёрдый флюс.
Недостаток – это неудобство нанесения (сначала на паяльник, потом на место пайки и т.д.), некоторые виды пайки недоступны, слабое удаление окислов до и во время пайки, крайне низкий эффект поверхностного натяжения, много следов на месте работ и большое количество испарений при пайке.
Активный жир относится к твёрдым потому, что его не получится также эффективно нанести кисточкой, как жидкую канифоль. К тому же, жир все равно имеет более плотную структуру.
Пастообразные
Жидкие и твердые флюсы не рекомендуется использовать в BGA пайке. Они сильно кипят, и для поверхностного монтажа есть пастообразные флюсы.
Пастообразные флюсы — это лучшие из представленных типов. Например, их очень удобно наносить. Они не высыхают на воздухе, имеют отличные свойства при пайке (зависит, конечно, от цены) и возможны все виды пайки. К недостаткам можно разве что отнести то, что в продаже есть много подделок знаменитых производителей (однако, некоторые подделки по уровню приближаются к эталону), вредные испарения и конечно же цена.
Слишком дешевые флюсы ужасно паяются. Еще одно неоспоримое преимущество пастообразности — это то, что можно использовать шприцы с тонкими иглами (острый наконечник иглы нужно срезать), тем самым очень точно дозируя порцию флюса, и не размазывая его по всей плате. К тому же, отмываются просто и некоторые из них допустимо не смывать вообще (которые используются в BGA пайке, где в принципе чистка очень затруднительна).
Лучшее нанесение пастообразного флюса – это шприц. Вы можете точно и экономно делать дозировку флюса при помощи шприца. Достаточно простого аптечного шприца, острую часть иглы спиливаем и можно свободно сделать длину дозатора как вам удобно. К тому же, металлическая игла не деформируется от высокой температуры так, как кисточка и можно смело добавлять флюс в процессе паяльных работ.
Удобное нанесение пастообразного флюса – это еще один плюс в копилку преимуществ пастообразных веществ.
Так же есть и так называемые флюсовые пистолеты, но намного большего размера и не очень удобны при микропайке. И если вы не планируете в промышленном масштабе паять платы каждый день, то пистолеты для флюса вам не нужны.
Пастообразными флюсами можно паять и провода, и DIP радиодетали и контакты, но это не очень экономично. Если вам нужно паять много проводов, то для этого подойдет самая обычная жидкая канифоль.
Кстати, флюсы бывают в составе многих припоев и паяльных паст.
С подобным припоем работать проще и быстрее.
Нужно ли вообще чистить платы после пайки от остатков флюса
В целом, желательно чистить плату после пайки, если речь идет не о защитных флюсах. Если вы паяли кислотой – то это вообще обязательно.
Иногда даже требуется почистить место пайки от канифоли. И не только для красоты, но и для того чтобы убедиться, что нет лишнего припоя на контактах из-за которого на плате может случиться короткое замыкание.
Удаление остатков
Для чистки платы после пайки отлично подходят такие средства, как бензин «Калоша», изопропиловый спирт, Flux Off и уайт-спирит.
А еще можно использовать медицинский спирт или водку, но они само собой, чистят намного хуже.
Чистку можно делать только в проветриваемом помещении!
Используйте небольшую баночку с маленьким отверстием (или дозатором) для хранения бензина, чтобы не приходилось постоянно открывать и закрывать бутылки. Например, можно использовать бутылочку от перекиси водорода.
А еще продаются вот такие специальные бутылочки с разными иглами. При помощи них очень удобно дозировать чистящее средство.
Достаточно будет наклонить емкость, и небольшой дозировкой очищающего средства пройтись по электронной плате.
Плату удобно чистить при помощи ватных палочек, дисков или обычной зубной щеткой.
Не рекомендуется чистить остатки пайки водой, даже если это разрешает производитель. Смесь воды и остатков флюсов очень плохо сушатся. Особенно если речь идет о BGA.
Обзор флюсов
Рассмотрим наиболее популярные флюсы для пайки радиодеталей и металлов.
Канифоль
Канифоль – это самый простейший флюс. Некоторые начинающие путаются в определениях, и разделяют понятие «флюс» и «канифоль». Это тоже самое. Канифоль является флюсом. Добывается из древесной смолы.
Классика всех времен. Из достоинств это доступность, малое количество выбросов вредных веществ и дешевизна.
Недостатки – плохое лужение сильно окисленных контактов и недостаточное поверхностное натяжение припоя.
Канифоль можно смело использовать для пайки DIP радиодеталей, проводов и самодельных печатных плат.
Еще одна разновидность канифоли – жидкая. 
Ее проще всего наносить на плату. Однако у нее есть существенный недостаток. Она очень липучая. Старайтесь не разливать её. К тому же, нельзя долго оставлять флакон без крышки. 
Жидкая канифоль при пайке проводов отлично растекается по всему участку, что намного лучше обеспечивает распределение припоя при пайке. 
Продается как с кисточкой, так и без. 
А еще одна разновидность жидкой канифоли – это ФКЭТ. 
В целом это та же самая канифоль, только пропорции веществ могут быть иными.
У жидкой канифоли тоже самое применение, как и у твердой, только её ещё и просто наносить.
Даже не пытайтесь заправить шприц жидкой канифолью. Она высохнет в игле буквально за пару минут.
Еще продаются так называемые карандаши с канифолью. С одной стороны, их удобно использовать припайке солнечных панелей. С другой стороны, их главный недостаток – это то, что они протекают. Такие «карандаши» не рекомендуются к покупке.
Паяльный жир
Отличается от канифоли составом.
Жир более мягкий, легче смывается. Преимущества и недостатки в плане пайки в целом те же, что и у канифоли. Однако жир намного легче удаляется с платы. К тому же, спиртоканифоль может оставить следы на одежде, и ее остатки будут прилипать к поверхностям. А у жира такого нет.
Так же разделяется на активный (в составе есть кислота) и нейтральный. Активный можно наносить зубочистками.
К недостаткам жира можно отнести то, что при нагреве он сильно растекается. Это может вызывать трудности при его нанесении на места пайки и спаиваемые детали.
ЛТИ-120
Пример хорошего активированного флюса. 
Идеально подходит для лужения плат, деталей, и даже некоторых алюминиевых деталей. Кстати, некоторые радиолюбители паяют наушники кислотой из-за того, что провода плохо залуживаются. А зря. ЛТИ-120 отлично с этим справляется. 
Качество ЛТИ-120 сильно зависит от производителя.
Паяльная кислота
Не применять для пайки радиодеталей. Только для пайки углеродистых сталей, меди, никеля и их сплавов. И то с при острой необходимости.
Обязательно смывать после пайки.
Ортофосфорная кислота
Применяется для очистки от ржавчины, а также во время пайки сильно окисленных соединений и металлов. Крайнее средство, если все остальные флюсы не помогают.
Смывать обязательно.
Ацетилсалициловая кислота
У радиолюбителей старой школы аспирин служил в качестве хорошего флюса, которым можно залудить некоторые сильно окисленные участки пайки. Не рекомендуется паять такими веществами. Выбросы очень токсичные. К тому же, тщательная чистка платы после паяльных работ обязательна.
Для пайки нихрома, константана, берилловой и алюминиевых бронз. А также подойдёт для коррозионно-стойких сталей. Очень высокоактивен.
Остатки Ф-38Н надо обязательно смывать после пайки.
Канифоль-гель
Из преимуществ можно отметить следующее: не высыхает, имеет примерно те же свойств, что и ЛТИ-120, можно не смывать. А ещё этот гель не дорого стоит.
ТТ индикаторный флюс-гель
Не рекомендуется к покупке, особенно если вы будете ремонтировать технику (например, паять USB разъемы или менять микрофоны). 
Если остатки флюса не обесцветятся после пайки, то они будут разрушать контакты. Поэтому, если вы решились паять этим флюсом, то не забывайте контролировать его состояние после пайки. 
И желательно его смывать, даже несмотря на то, что производитель пишет, что не требуется смывать его остатки после пайки и изменения цвета.
Флюс MARTIN
Отличный вариант для BGA пайки. Мало дымит и хорошо паяется.
Главный его недостаток – это огромная цена. Подобный флюс новичкам нет смысла покупать. При обучении вы потратите много флюса в пустую.
Отечественный вариант для BGA — Interflux (интерфлюкс) IF 8300
Отличное качество, не требует смывки. Как и в случае с MARTIN-ом, здесь тот же недостаток. Это высокая цена.
RMA-223
Это флюс хорошего качества для SMD и BGA монтажа, немного уступает MARTIN-y. При этом у него приемлемая цена как для радиолюбителей, так и для сервисных центров.
Не требует смывания остатков после пайки. И чаще всего его подделывают.
Оригинальные флюсы VS подделки
Производители паяльных флюсов предлагают много различных вариантов своей продукции. Конечная цена формируется используемыми веществами, гарантиями от производителя, исследованиями и испытаниями, а также безопасность при пайке.
Существуют производители, которые производят паяльные флюсы много лет и продают по всему миру (например, Amtech). А есть и подделки таких флюсов. Обычно подделки продаются в радиомагазинах и интернет площадках. Такие флюсы намного дешевле оригиналов. Если оригинал стоит условные 7000 рублей за 100 мл, то подделка может стоить и 1000 за 100 мл, и даже 500. Подделки могут производиться подпольно, что в свою очередь сказывается на качестве и безопасности готовой продукции.
Опасно ли паять подделками? Начнем с того, сколько вы именно уделяете время для пайки и какие гарантии по работе нужны. Например, если вы начинающий и занимаетесь пайкой для себя пару часов в неделю, то подойдет любой пастообразный флюс для начала. Однако не стоит брать совсем дешевые флюсы. Например, с AliExpress 5 тюбиков по цене 100-200 рублей это не лучший выбор. Ничего кроме как непонятной смеси и ужасного качества пайки за такую цену вы не получите.
Если вы думаете, что паять дорогими флюсами абсолютно безопасно – то это далеко не совсем так.
В составе некоторых флюсов присутствуют различные активаторы, которые при попадании на слизистые, внутрь организма или при чрезмерной пайке в непроветриваемом помещении могут нанести непоправимый вред здоровью. Поэтому при пайке не забывайте проветривать помещение и делать перерывы. Отличие от подделок – это то, что производитель пишет истинный состав своей продукции. Вы можете быть уверенные хотя бы в том, что именно входит в состав флюса. Проверить состав подделки самостоятельно очень трудно, поскольку доступная информация не может быть достоверной. Статья-обзор подделок паяльных флюсов на Хабре.
Хорошая подделка RMA-223
Этот вариант флюса был куплен в специализированном магазине по ремонту мобильной техники.
В целом он хорошо паяет и SMD, и BGA деталей. Во время пайки от него нет резких запахов и обильного дыма.
Плохая подделка RMA-223 с AliExpress
На AliExpress часто продают вот такие тюбики с якобы RMA-223. И цена обычно не выше нескольких долларов за 4 тюбика.
Это отвратительная копия. Плохо собирает припой, дымит и имеет н понятный состав. Даже обычный паяльный жир выглядит на фоне этого флюса качественным материалом для BGA и SMD пайки (хотя он для этого почти не подходит).
Для сравнения фото разных «копий» RMA-223.
Как минимум визуально отличаются форматы тюбиков, их названия и цвет, не говоря уже о качестве пайки. Не покупайте дешевые подделки, которые стоят меньше 4$. Они плохо смачивают припой и сильно дымят.
Как приготовить флюс самостоятельно
В интернете есть много рецептов приготовления домашнего варианта флюса, но все они в любом случае уступают своим заводским аналогам по все параметрам, в том числе и цене.
Примеры использования флюсов и пайка припоем ПОС различных металлов
Разнообразное количество флюсов обусловлено различными требованиям и температурами пайки. К некоторым металлам нужен свой подход к пайке и лужению. Пайка бывает как низкотемпературной, так и высокотемпературной.
Чёрные металлы
Такие металлы обычно паяются при помощи хлорида цинка или же хлорида аммония.
Пайка электротехники (DIP, BGA, SMD, платы и провода)
Как было сказано на странице выше, основные требования к флюсам при пайке электроники и электротехники — низкий ток утечки и отсутствие коррозионной активности. Канифоль, паяльный жир, ЛТИ-120, ФЭКТ, RMA-223 и т.п.
Алюминиевые сплавы
Алюминий может легко паяться и канифолью и ЛТИ-120, но это в случаях небольших контактов. Если поверхность пайки слишком велика — лучше использовать флюсы на основе кислоты. Например, это может быть ортофосфорная кислота.
Нержавеющая сталь
Для пайки нержавеющей стали точно так же может подойти ортофосфорная кислота.
Флюсы для высокотемпературной пайки
Для более высокотемпературной пайки (порядка 800—1150ºC) подходит борная кислота, бура и им подобные примеси. Используемый припой это обычно медно — цинковый и серебряный.
Как правильно выбрать флюс
Например, для начинающих электронщиков отлично подойдет самая обычная канифоль. Она дешевая, не такая токсичная, да и поможет приобрести начальные азы ремесла. Так же подойдет для пайки проводов, особенно если вам нужно припаять не один десяток. Жидкая канифоль удобная в нанесении на многожильные провода. Она полностью обволакивает спаиваемые контакты.
Для радиолюбителей и начинающих электронщиков, можно попробовать жидкую канифоль и пастообразный флюс RMA233. Опционально можно добавить к этому ЛТИ-120, как усиленную версию канифоли. 
Однако, если у вас уже есть паяльная станция (а это, как правило, и паяльник и фен), то нужно пробовать более профессиональные флюсы. 
Так же если вам надо паять много проводов и DIP контактов, то жидкая канифоль или ФКЭТ — это очень хороший выбор. Во время пайки вы контролируете процесс и если что-то не пропаяется, то можете снова нанести флюс и пройтись паяльником. Не высокая цена, характер работы и массовость не оставляют конкурентов другим флюсам.
Если же пайка идет с трудом, то оцените место пайки и сечение проводов. Вполне возможно, что мощности вашего паяльника не хватает для прогрева. (мощность — это не только температура, а еще и площадь жала).
Канифольные спиртовые смеси малопригодны для тонкой работы и ремонта. Да, ими можно паять, но качество и скорость работы сильно ухудшаются. К тому же результат пайки выглядит не очень красиво. А в процессе работы наблюдается сильное кипение.
Если вы решили заниматься ремонтом и SMD пайкой, то лучше всего использовать пастообразные флюсы. Для таких работ хорошо подойдет RMA223 и ему подобные в ценовой категории. Таким флюсом можно паять и радиодетали, и разъемы (пайка SIM разъемов, micro USB) и шлейфа.
Для BGA пайки требования к флюсам намного выше остальных. 
Специфика пайки очень сложная. Она занимает больше времени, навыков и средств. Вы не сможете проконтролировать результат пайки визуально. Единственный способ – это тестирование работы. А раз вы не можете проконтролировать визуально результат работы, то и прогнозировать гарантийный срок проще на кофейной гуще. Конечно можно «увидеть» результат пайки при помощи рентгеновских снимков, но это уже промышленное оборудование. 
К тому же, очень трудно удалить остатки флюса с места пайки. Можно попытаться при помощи ультразвуковой ванны, однако если вы полностью не просушите плату горячим воздухом, то неизвестно как себя поведем чистящее средство (бензин или изопропил) в смеси с остатками пайки в мало воздушном пространстве. Поэтому к флюсам для этих работ предъявляется одно из главных требований – без необходимости очистки места пайки и в отсутствие электрического сопротивления.
И будет сложно понять, что именно послужило повторной поломке – сам чип, другая неисправность, механическое повреждение или же качество припоя.
Поэтому, лучше всего приобретайте для такой работы флюсы с хорошими отзывами. Да, такие флюсы могут стоить и по 2000 и по 8000 за 100 мл и даже за 50 мл, но это цена за высокое качество и гарантию от производителя. Например, флюс MARTIN или флюсы Interflux. Конечно, такими дорогими флюсами не стоит паять провода или простые конструкции, ремонты. Эти продукты позволяют исключить из большого списка вероятной повторной неисправности плохую пайку, сопротивление и коррозию.
Безопасность
При работе с паяльными флюсами нельзя наносить их руками без перчаток. Данные вещества имеют в своем составе ядовитые химические компоненты, особенно кислотные материалы. Так же при пайке необходимо соблюдать дистанцию, не дышать парами от флюса. Категорически не допускать попадания флюса на слизистые или внутрь организма. Это касается и выбросов. После работы необходимо умыться, ибо от паров флюса могут остаться микроэлементы на поверхности кожи. Нельзя делать приемы пищи при пайке. Желательно иметь вытяжку с угольным фильтром и проветриваемое помещение.
При пайке не в промышленных масштабах, пару часов в неделю — достаточно хорошо проветриваемого помещения. Делайте небольшие перерывы во время работ. Если вы давно не паяли или впервые пробуете это ремесло и чувствуете небольшое головокружение после нескольких часов — это нормально для первого опыта. Однако, если началось резкое ухудшении самочувствия, то срочно обратитесь за помощью.
Хранение
Хранить флюсы лучше всего в темном помещении без попадания солнечных лучей. Например, можно использовать небольшую коробку. Так же каждая емкость должна быть изолирована друг от друга. Температурные условия хранения в среднем комнатные – около 20-25 градусов. И конечно же, к таким веществам не должно быть доступа у детей.
Флаконы с жидкими флюсами нужно плотно закрывать, чтобы ничего не высохло. Но не «намертво», чтобы колпачок не приклеился к флакону.
Нельзя допускать хранения и в слишком холодном месте. Каждый производитель пишет конкретные условия хранения на этикетках, поэтому они могут отличаться на пару градусов из-за специфики состава.
Срок годности
Также не стоит забывать и о сроках годности флюсов. Флюс может потерять свои свойства по истечению срока годности (станет более сухим, в случае с пастообразным, или менее эффективным в плане удаления окислов, если речь идет об активированном флюсе).
Чтобы определиться, какой флюс выбрать, нужно тщательно взвесить «за» и «против» по таким критериям, как:
- Опыт в паяльных работах;
- Характер пайки;
- Требуемый результат;
- Бюджет.
Новичкам подойдет канифоль, чтобы спаять простенький радиоконструктор, собрать схему усилителя, или попаять провода.
Это научит начальным познаниям. Однако, чтобы научиться лучше паять и получать больше опыта, необходимо пробовать и другие материалы.
Подытожим оптимальный выбор паяльных флюсов для начинающих электронщиков и радиолюбителей:
- Жидкая канифоль с кисточкой (Для DIP пайки, проводов и конструкторов);
- RMA-223 (или его «копия» хорошего качества, для BGA и SMD. Заправляйте в шприц, чтобы экономнее его использовать);
- ЛТИ-120 с кисточкой (Используйте там, где жидкая канифоль не справляется.)
Паяльную кислоту лучше вообще не покупать, если вы паяете электронику, и тем более провода, которые и без кислоты отлично паяются канифолью.
В целом, для ремонта это однозначно безотмывочные флюсы. Например, в сфере мобильной и портативной техники необходимы такие флюсы, которые можно не отмывать. Это и BGA пайка, где физически трудно удалить остатки следов пайки под микросхемами.
Мыть или не мыть — вот в чем вопрос. Применение безотмывочных флюс-гелей
До сих пор одной из самых спорных тем в производстве электроники остается вопрос отмывать остатки флюсов после пайки или не отмывать? Увеличение степени интеграции компонентов приводит к постоянному уменьшению зазоров под корпусами компонентов, использование современных нейтральных флюсов для пайки с низким содержанием твердых веществ и на синтетической основе требуют применения высокотехнологичных, сложных и дорогостоящих процессов отмывки печатных узлов после пайки. Всегда ли не удаленные остатки флюса могут приводить к катастрофическим последствиям в процессе эксплуатации аппаратуры? На эти и многие другие вопросы мы постараемся дать ответ в настоящей статье.
Основная функция отмывки печатных узлов предназначена для удаления остатков флюса, которые в процессе эксплуатации электронной аппаратуры могут оказать негативное воздействие на надежность печатных узлов, препятствуют нанесению влагозащитных покрытий, затрудняют выполнение электрического контроля, а также ухудшают внешний вид изделий. В современной технологии сборки печатных узлов наибольшее распространение получили процессы с применением флюсов, не требующих отмывки после пайки. К таким флюсам в соот- ветствии с международным стандартом J-STD-004 относятся канифольные слабо активированные флюсы, флюсы с низким содержанием твердых веществ и флюсы на органической основе. Такие флюсы обычно не требуют удаления остатков после пайки при эксплуатации аппаратуры в нормальных климатических условиях, однако в некоторых случаях может возникать необходимость удаления остатков флюсов.
Остатки канифольных флюсов и флюсов с низким содержанием твердых веществ состоят из:
- канифоли или синтетических смол и их остаточных продуктов,
- активаторов и продуктов их реакции.
В качестве активаторов обычно используются органические кислоты и галогенные соединения. Последние обладают свойствами ионов. Остатки таких флюсов не удаляются водой или спиртом. Широко применяемая спирто-бензиновая смесь тоже обладает крайне низкой эффективностью — плохо удаляются остатки флюсов с низким содержанием твердых веществ, не удаляются ионные водорастворимые компоненты (остатки активаторов, минеральные соли, остатки травильных растворов и электролитов).
В процессе изготовления, хранения и сборки печатных плат на них остаются различные полярные и неполярные загрязнения, некоторые из них приведены ниже в таблице 1:
Типы загрязнений
Полярные
Неполярные
Соли гальванических растворов
Соли травильных растворов
Основные причины необходимости удаления остатков флюсов
Высокая температура. Остатки флюсов на основе природной химически обработанной канифоли или искусственных смол примерно до температуры 100°С являются хорошими изоляторами. Если происходит повышение температуры свыше 100°С, остатки флюса сначала размягчаются, а потом начинают плавиться оказывая диссоциирующее воздействие приводящее к образованию карбоксильных ионов. В результате возникающей ионизации изменяются электрические свойства, остатки флюса становятся проводником. Таким образом, возникает опасность возникновения повышенных токов утечки и коротких замыканий.
Рис. 1 Рост дендритов на поверхности паяного соединения
Повышенная влажность. Проблема понижения поверхностного сопротивления особое значение приобретает в современных условиях развития электроники по двум основным причинам:
- Уменьшаются расстояния между проводниками,
- Полупроводниковые компоненты развиваются от низко импедансных цепей к высоко импедансным, имея тенденцию к уменьшению потребляемой энергии. Поэтому, столь малые токи утечки как остатков флюсов 10–12 А, иногда оказывают существенное влияние на нарушение работы элементов логики. Токи утечки могут возникать за счет присутствия ионных компонентов. Однако, даже канифольные остатки флюса могут стать проводником при наличии тонкого слоя влаги. Влага в сочетании с диоксидом углерода, адсорбированным из воздуха формирует на поверхности канифоли карбоновую кислоту, которая имеет высокое содержание ионов.
Другие причины возникновения повышенных токов утечки. Токи утечки могут увеличиваться за счет появления в процессе пайки шариков припоя, остатков травильных растворов или солей припоя, возникающих в процессе изготовления печатных плат, а так же в случае роста металлических нитей. Металлические нити это волосоподобные кристаллы, которые растут спонтанно без приложения напряжения. Обычно нити растут на 0,01–10 мм в год и имеют диаметр в несколько микрон. Обычно тенденцию к образованию нитей имеют контактные площадки покрытые электрохимическим оловом.
Устранение подобных загрязнений достигается путем применения специализированного оборудования отмывки и эффективных промывочных жидкостей.
Дендриты. Дендриты тоже представляют собой металлические нити или кристаллы, которые растут на поверхности металла, но по электролитическому механизму (рис. 1). То есть для роста дендритов необходимо иметь электролит и напряжение. Скорость роста дендритов на катоде может достигать 0,1 мм в минуту. Аналогичный рост дендритов происходит и на аноде, но значительно медленнее. Рост дендритов наблюдается на проводниках с покрытием из серебра, меди, олово-свинца, золота, золото-палладия. Область роста дендритов ограничивается зоной поверхностного ионного загрязнения и наличием влаги.
Рис. 2 Отслоение влагозащитных покрытий с печатных плат с неудаленными остатками флюса
Влагозащитные покрытия. Для предохранения от воздействия влаги и агрессивных сред печатные узлы часто покрываются влагозащитными покрытиями. При этом особое внимание следует уделить совместимости влагозащитных материалов с остатками флюсов. Если остатки флюса не совместимы с влагозащитным покрытием, возможно ухудшение адгезии, отшелушивание и отслаивание влагозащитных покрытий (рис. 2). Важным параметром также является количество остатков флюса. Чем больше остатков флюса, тем выше вероятность возникновения дефектов влагозащитного покрытия.
Внешний вид изделия. Как правило, флюсы не требующие отмывки оставляют малозаметные остатки, незначительно ухудшающие внешний вид печатных узлов, тем не менее, в ряде случаев остатки флюсов приходится удалять по требованию заказчиков в косметических целях (рис. 3).
Рис. 3 Внешний вид паяных соединений с удаленными (А) и неудаленными (В)остатками флюса Высокое сопротивление контактов. Неудаленные остатки флюса могут покрывать тестовые площадки и контакты краевых разъемов (рис. 4). Так как канифоль и синтетические смолы при комнатной температуре являются хорошими изоляторами, тестовые точки могут иметь очень высокое сопротивление контактов, препятствуя обеспечению электрического контроля.
Рис. 4 Контакты,покрытые остатками флюса
Ручная пайка. Отечественные производители достаточно часто применяют жидкие «безотмывочные» флюс-гели для ручной пайки, полагая, что их остатки не требуют удаления. Однако, большинство жидких флюсов не требующих отмывки специально разработаны для машинной пайки волной припоя, только этот способ пайки гарантирует выгорание и разложение активаторов флюсов, не требуя обязательного удаления остатков после пайки. К примеру, с BGA микросхем.
Зачастую необходимость удаления остатков жидких флюсов при ручной пайке вызвана только частичным выгоранием активаторов. Флюс при ручной пайке, как правило, наносится кисточкой и попадает не только в места, подлежащие пайке, но и вокруг них на паяльную маску, соседние проводники и компоненты. Нагрев до температуры пайки производится локально, только в местах образования паяных соединений. Весь остальной флюс не подвергается термической обработке и сохраняет свою активность.
Воздействие остатков активаторов. Активаторы, входящие в состав флюса, содержат ионные соединения (галогены, соли и кислоты), которые в свою очередь могут вступать в реакцию с влагой, влияя на уменьшение поверхностного сопротивления. Несмотря на то, что остатки флюсов очень редко приводят к отказам в процессе работы, последствия коррозии могут быть очень серьезными (рис. 5). Наиболее распространенный механизм коррозии — электролитический. Электролитическая коррозия может возникать в двух случаях:
- При наличии электрического поля и водной пленки между двумя смежными проводниками (рис. 6а),
- На одиночных многослойных проводниках, например, при контакте двух разнородных металлов с разными потенциалами, например, медный проводник (+0,34 В), покрытый сплавом олово-свинец (-0,14 В). Так при наличии влаги и небольшого количества ионных компонентов возникает напряжение короткого замыкания и начинает протекать ток (рис. 6б).
Избежать электролитической коррозии возможно только в случае удаления всех следов влаги и ионных загрязнений с печатных узлов и обеспечив защиту от повторных загрязнений.
Класс аппаратуры. Влияет ли класс производимой аппаратуры на необходимость отмывки? Давайте попробуем ответить на этот вопрос. По надежности изделия электронной техники делится на три основных класса:
Класс 1 — Бытовая электроника: отмывка не требуется, так как изделия эксплуатируются в нормальных климатических условиях.
Класс 2 — Промышленная электроника — Необходимость отмывки зависит от условий эксплуатации изделий. При эксплуатации изделий, неподвергающихся влагозащите, в нормальных климатических условиях отмывка в большинстве случаев не требуется, однако в случае эксплуатации изделий в жестких климатических условиях, а также для высокочастотной электроники применение отмывки является оправданным. Кроме того требования отмывки остатков флюсов существенно зависят от типа (класса) используемого флюса.
Класс 3 — Спецтехника (военная, аэрокосмическая техника, системы жизнеобеспечения) — отмывка является обязательной.
Мыть или не мыть?
Мы рассмотрели лишь несколько основных причин необходимости удаления остатков флюса после пайки. Подводя итоги вышеперечисленным причинам можно утверждать, что для обеспечения максимальной надежности производимой электроники остатки флюса необходимо удалять. С другой стороны абсолютно очевидно, что процесс отмывки будет увеличивать себестоимость изделий. Следовательно, применение отмывки должно быть экономически оправданным. Поэтому,принимая решение о необходимости отмывки следует взвесить все доводы за и против: условия эксплуатации аппаратуры, требования по надежности и долговечности, затраты на обслуживание и ремонт производимой электроники, наличие необходимого оборудования для отмывки и контроля качества отмывки. Помните, что если Вы не можете организовать качественную отмывку, то ее лучше не проводить вообще, особенно при использовании «безотмывочных» флюс-гелей.
Флюс для пайки который не надо смывать
Флюсы, не требующие отмывки
Флюсы класса «No-Clean», должны обладать высокой активностью, чтобы обеспечить удаление окисной пленки с поверхности контактных площадок и выводов компонентов.
При этом после пайки они должны полностью потерять свою активность, не диссоциировать на ионы и не снижать коррозионную стойкость печатного узла.
К данному классу относятся флюсы с низким содержанием твердых веществ (не более 5%). Такие флюсы могут иметь разную основу:
- органическую (OR)
- канифольную (RO)
- синтетические смолы (RE)
Флюсы на органической основе (OR)
Органические флюсы изготавливаются на основе низкомолекулярных органических кислот и растворителей, которые создают азеотропную смесь, т.е. испаряются вместе с ними.
Преимущества:
Высокая активность в сочетании с практически незаметными остатками и полная инертность. Остатки органических флюсов легко удаляются в процессе отмывки.
Недостатки:
Низкая температурная стойкость и стабильность, что означает — узкое окно технологического процесса пайки.
Флюсы на канифольной (RO)
Чистая канифоль и синтетические смолы обладают слабой флюсующей активностью, поэтому в состав таких флюсов вводят тщательно подобранные растворители и активаторы.
Применение канифольных флюсов без последующей отмывки остатков рекомендуется для изделий РЭА, которые эксплуатируются в нормальных климатических условиях.
Преимущества:
Обладают повышенной температурной стабильностью в процессе пайки, более высокое содержание твердых веществ по сравнению с флюсами на органической и синтетической основе обеспечивает меньшую вероятность образования шариков и сосулек припоя при пайке, кроме того, канифольные остатки флюса достаточно легко удаляются в процессе отмывки.
Недостатки:
Трудно регулируемое протекание процессов из-за природного происхождения канифоли, поэтому их остатки имеют низкую механическую прочность и высокую хрупкость.
Флюсы на синтетической основе (RE)
В синтетических флюсах используются фенольные, полиэфирные и другие синтетические смолы с фиксированным массово-молекулярным распределением, что позволяет регулировать процесс активации и поликонденсации, и, следовательно, получать остатки с заданными свойствами (пластичность, механическая прочность, теплостойкость, влагостойкостью и др.).
Преимущества:
Исключают резкое снижение (изменение) электрических свойств печатного узла в процессе эксплуатации. Флюсы данного класса позволяют применять влагозащитные покрытия без удаления остатков после пайки. Флюсы, не требующие отмывки, обеспечивают хорошее качество паяных соединений на различных поверхностях, в том числе: Sn/Pb, Ni/Au, Ag/Pd, Ni/Pd и других.
Недостатки:
Остатки таких флюсов будут тяжело удаляться в процессе отмывки.
В последнее время большинство крупнейших производителей электроники используют флюсы, не требующие отмывки, с низким содержанием твердых веществ, среди них такие гиганты, как: Apple Computer, Hewlett Packard, IBM, General Electric, Texas Instruments, Bosch, AT&T, Panasonic, Siemens, Philips, Ericsson, Nokia, LG, Alcatel, Motorolla и многие другие. Экономические и экологические преимущества таких флюсов очевидны.
Флюсы, не требующие отмывки, должны отвечать следующим требованиям:
- не содержать галогенов и других соединений, которые легко диссоциируют на ионы, снижающие уровень электрических параметров печатной платы и способствующие возникновению коррозии;
- температура плавления канифолей и смол, входящих в состав флюса, должна быть выше максимальной температуры эксплуатации РЭА. Это связано с тем, что при переходе из стеклообразного состояния в вязко-текучее происходит резкое изменение свойств флюса (сопротивление изоляции, диэлектрической проницаемости, сорбционной активности и т.д.), отрицательно влияющих на функциональные характеристики РЭА, которые могут привести к сбоям и отказам в процессе эксплуатации.
Безотмывочные флюсы изготавливаются с использованием органических безионных активаторов, не содержащих галогенов (или их процентное содержание не превышает 0,5%, что допускается стандартами IPC), а также специальных модифицированных канифолей или синтетических смол с температурой плавления 80-125ºС.
Внимание! Все флюсы, содержащие неорганические активаторы, требуют обязательного удаления остатков после пайки. Как правило, остатки таких флюсов легко смываются водой.
Все материалы для пайки вы можете заказать у нас на сайте в разделе «Паяльные материалы».
Популярные флюсы для пайки
Хорошее соединение при пайке можно получить, соблюдая определенные требования, среди которых важным является правильный выбор флюса. Существует много составов органического, минерального и смешанного происхождения. Они имеют отличия в свойствах и рекомендациях по применению.
Для чего применять
Начинающий паяльщик не всегда оценивает важность функций, выполняемых флюсами. Есть детали, припой, паяльник или другие инструменты для пайки. Все прогрел, соединил, охладил, промыл – и готово.
На самом деле процесс идет сложнее. Надежно соединиться могут только поверхности, избавленные от оксидного налета, других примесей.
Припой должен равномерно растекаться в требуемом месте, а не где попало. У материалов должно быть подходящее сочетание, при котором адгезия максимальна.
Для этого нужно уменьшить силы натяжения на поверхностях. Для многих видов пайки не допускается влияние внешней среды. Нужно изолировать рабочую зону от окружающей атмосферы.
Следовательно, основные функции флюса следующие:
-
удаление оксидного налета и примесей,
- обеспечение хорошего распределения припоя,
- улучшение адгезии материалов,
- защита места соединения от воздуха и влаги.
Со всеми задачами может справиться хороший флюсовый состав. В продаже их существует множество. Можно сделать неплохие композиции в домашних условиях, но лучше купить готовые составы, которые многократно апробированы в работе.
Выбрать флюс для пайки несложно. Нужно располагать информацией об имеющихся марках и учесть специфику предстоящей пайки.
Популярные разновидности
Широко применяются составы разной консистенции. К числу самых известных флюсов, которые можно выбрать для пайки тех или иных деталей, относят:
- канифоль и ее спиртовые растворы;
- растворы глицерина;
- буру;
- паяльный жир;
- ортофосфорную кислоту;
- паяльную кислоту (раствор хлорида цинка в соляной кислоте);
- некоторые марки гелевых флюсов (Flux-Plus, RMA-223).
Существуют композиции в виде трубок или брикетов из пасты, содержащие одновременно флюс и припой. Во многих случаях это очень удобный вариант, упрощающий проведение пайки.
Раздумывая над тем, какой флюс можно использовать для пайки феном, не сомневайтесь, выбирайте пасту. Приемлема она, в основном, для монтажа на поверхности, работы в труднодоступных местах, с SMD деталями.
Лучший паяльный флюс выполняет сразу все необходимые функции. Имеются разные классификации вспомогательных составов для пайки.
Флюсы могут быть очень активными, хорошо удаляющими оксиды и другие примеси на поверхности. Обратная, неприятная сторона их действия – возможность окисления металла детали. Пайку нужно проводить аккуратно с последующим промыванием рабочей зоны.
Существуют составы с умеренным действием, обеспечивающим достаточную очистку поверхности, хорошее распределение припоя.
С канифолью
Планируя монтаж электрических схем или радиодеталей с использованием легко плавящихся припоев в качестве флюса, имеет смысл выбрать чистую канифоль или смеси на ее основе.
Достоинство природной смолы заключается в ее инертности. Она прекрасно защищает место соединения от окисления, не вызывает коррозии, восстановления, растворения металлических частей.
После применения обычной светлой канифоли рабочую зону достаточно очистить кистью или ватным тампоном, слегка смоченным спиртом. Можно как растворитель использовать ацетон.
Для пайки в труднодоступных местах целесообразно выбрать раствор канифоли в спирте. Если нет канифоли, можно взять хвойную смолу. Результат не разочарует. Спирт иногда заменяют одеколоном, бензином, ацетоном, этилацетатом.
Если место пайки в перспективе будет подвергаться высоким термическим нагрузкам, имеет смысл в смесь канифоли и спирта добавить глицерин.
Для приготовления растворов подходит этиловый спирт любой степени очистки. Канифоль нужно брать обычную, а не специально приготовленную для натирания смычков. «Музыкальные» виды могут иметь примеси, мешающие пайке.
На основе соляной кислоты
Распространенным компонентом с большой активностью являются составы на основе соляной кислоты. Она быстро убирает все оксиды при пайке изделий из стали мягкими припоями.
Для радиомонтажных работ применение соляной кислоты не рекомендуется. Активность кислоты может иметь неприятные последствия. Места обработки легко подвергаются в последующем коррозии, поэтому рабочую зону следует после пайки тщательно промывать горячей водой.
Работа с соляной кислотой должна проводиться осторожно, под вытяжным шкафом. Пары могут повредить слизистые оболочки глаз, дыхательных путей.
Для работы с латунью, медными и стальными сплавами целесообразно выбрать хлористый цинк в растворе соляной кислоты. Он легко получается в домашних условиях добавлением металла в кислоту.
Специфические виды пайки удобно проводить с флюсовой пастой, состоящей из насыщенного водного раствора хлорида цинка, вазелина.
Для пайки никелевых сплавов и платины рекомендуется многокомпонентная смесь из хлорида цинка, этилового спирта, глицерина, воды.
Цветные и благородные металлы ремонтируют пайкой с флюсом, состоящим из канифоли и хлорида цинка в спирте. Место соединения после работы промывают ацетоном.
При необходимости получить соединения с повышенной прочностью при пайке таких же сплавов, следует выбрать флюсовую пасту из канифоли, хлорида цинка и технического вазелина. Промывка проводится тампонами, смоченными ацетоном.
Со слабыми кислотами и бурой
Многие мастера стараются выбрать для пайки средства, проверенные временем. Они предпочитают работать с нержавейкой, нихромом, некоторыми другими металлами и сплавами, применяя концентрированную ортофосфорную кислоту.
Флюс доступный, недорогой. К его главным недостаткам можно отнести способность образовывать продукты, хорошо проводящие электрический ток. Если это обстоятельство существенно ухудшит работу спаянной детали, следует выбрать другой флюс.
Для пайки металлических деталей мягкими припоями рекомендуется группа смесей с обозначением ЛТИ. Существует несколько разновидностей этой продукции, содержащей различное соотношение нескольких азотсодержащих соединений.
Для каждого вида флюса группы ЛТИ существуют строго определенные рекомендации, которые нужно обязательно учитывать.
Высокотемпературную пайку чугуна, медных сплавов, сталей с высоким содержанием углероды проводят, выбирая в качестве флюса буру. Ее расплав хорошо удаляет оксиды, другие примеси. После работы место пайки легко очищается механически.
Не требующие отмывки
В последние годы увеличивается популярность безотмывочных флюсов для пайки. Достоинство таких растворов, гелей заключается в экономии времени.
После работы нет необходимости тщательно промывать место соединения, потому что смеси не содержат компонентов, вызывающих порчу металлов.
Наносят безотмывочные флюс-гели специальными аппликаторами, которые есть в продаже. Можно сделать подобные приспособления самостоятельно из одноразового шприца и трубочки из резины или силикона. Безотмывный флюс отличается химической инертностью, но его остатки все равно лучше стереть с поверхности соединения.
Для того, чтобы выбрать удачный флюс для пайки, нужно продумать все нюансы предстоящей работы, изучить состав металла, предусмотреть приемлемые способы очистки.
Важным фактором являются требования к качеству будущего соединения, условиям эксплуатации детали. Во многих ситуациях следует поинтересоваться электропроводностью флюса, остаточным сопротивлением будущего места соединения.
Анализ всей информации позволит выбрать удачный флюс, получить хороший результат пайки.