Темнеет пайка - Друзья, помогите разобраться...

[Георгий Буров]

Здравствуйте, товарищи!

На досуге занимаюсь пайкой электронных компонентов на печатные платы будущих электронных устройств...

• Плата печатная - это, своего рода, бутерброд, состоящий из нескольких слоёв диэлектриков и проводников. Первые - из стеклоткани, пропитанной всевозможными смолами, вторые - из медных сплавов, поддающихся лужению и пайке. Слои эти прессуют под высокой температурой и давлением в виде пластин (листов), называемых фольгированными стеклотекстолитами, в данном конкретном случае - типа FR-4.
• Электронные компоненты имеют выводы изготовленные из различных сплавов (обычно, медных), которые также как и проводники печатных плат должны обладать способностью к лужению и пайке. 
• Связующим звеном в такого рода изделиях являются припои а их неотъемлемыми компаньонами в нелёгком паяльном деле - флюсы.

 

1. Припои, разумеется, помимо токопроводящих свойств, должны обладать пластичностью и сравнительно низкими температурами плавления.  Как правило, промышленные припои являются сплавами олова и свинца (например, типа ПОС-** и им подобные) в различных пропорциях а также дополнительными примесями (такими как серебро, висмут, кадмий, сурьма и пр.), необходимых для обеспечения требуемых физико-механических свойств.
2. Флюсы удаляют оксидные плёнки с поверхностей токоведущих проводников печатной платы и выводов электронных компонентов, тем самым обеспечивая возможность их лужения припоями и, соответственно, непосредственной пайки. Так же благодаря флюсам припои приобретают несравненно лучшую текучесть, благодаря которой они могут протекать в отверстия печатной платы обеспечивая тем самым надёжный механический и электрический контакт выводов с проводниками. Флюсы бывают разные, и классифицировать их можно по многим параметрам и критериям... Как правило, активные флюсы для пайки электронных компонентов - это кислотосодержащие растворы и смеси.

 

Собственно, объяснив что - к чему, прошу вас, товарищи, о помощи!

Использую припой ПОС-61 (сплав, содержащий 61% - олова и 38% - свинца, оставшаяся часть - неконтролируемые по содержанию примеси) и активный водосмываемый флюс Multicore HYDRO-X/20 (раствор, содержащий 70-80% - изопропанола, 1-3% - лимонной кислоты и 1-3% - нашатыря, он же - хлорид аммония).

После пайки готовое изделие я отмываю (к сожалению) в посудомоечной машине, которая смывает с печатных плат остатки флюса водой нагретой до температуры 60 'C в замкнутом цикле, т.е. она циркулирует по-кругу а подача чистой проточной (равно как и одновременный слив грязной) воды в моечную камеру не осуществляется. После пары-тройки таких циклов отмывки печатных плат в рабочем объёме воды последняя превращается в водный кислотный раствор, из-за которого (по моему мнению) на поверхностях мест пайки (на припое) образуется некий налёт. Быть может, это хлорид олова, или... Чёрт его знает что. Уверенности в этом нет, так как такой "налёт" можно и приписать к окислению поверхности сплава, с образованием микропор, которые невооруженным глазом наблюдаются как потеря металлического блеска и потемнение в различной степени, вплоть до образования чутли не черной поверхности пайки. Быть может, это последствия реакции лимонной кислоты с выделенным аммиаком? Я в растерянности. Слишком много входных параметров для моего недоума. =(

 

Итак, есть раствор C₃H₈O (70-80%) + C₆H₈O₇ (1-3%) + NH₄Cl (1-3%), нанесенный на поверхность сплава Sn (61%) + Pb (38%) и всё это многократно разбавляется и омывается H₂O имеющей температуру 60 'C.

 

Пожалуйста, помогите разобраться с этой проблемой.

Нужен совет/мнение разбирающихся в этом вопросе:

Каким образом можно нейтрализовать кислотность в такой среде, чтоб снизить вероятность появления налёта и окисления мест пайки (потемнения припоя) без возникновения побочных реакций с металлическими поверхностями электронных компонентов?

 

Благодарю за внимание, буду признателен за любую помощь, совет или мнение.

С уважением, Георгий Буров.

Изменено 14 Октября, 2020 в 21:07 пользователем Георгий Буров

[ION 47]

Чем обусловлено применение активного флюса? ФКСп не работает? Или Спирто-бензиновую смесь для промывки тратить не хочется?

[mirs]

5 часов назад, Георгий Буров сказал:

Каким образом можно нейтрализовать кислотность в такой среде, чтоб снизить вероятность появления налёта и окисления мест пайки (потемнения припоя) без возникновения побочных реакций с металлическими поверхностями электронных компонентов?

Если накапливается кислота, то добавлять аммиак или соду после каждой мойки. pH контролировать в баке с водой.

Хотя бы индикаторной бумагой.

[dgin]

Очень много странного текста о том как делать не надо, и вот эти неправильные ходы порождают проблему, а затем и тему на форуме.

По этому флюсу Multicore HYDRO-X/20  скажу только, что в даташите не написано как его отмывать-струей из шланга, ультразвуковая ванна, замачивание на опред. время в воде? Сколько воды брать?

Собственно у топикстартера даже вопросов таких не возникло...А без этого как он пользуется этим флюсом не понятно...

[Техно]

А в чём причина применения активного флюса? 

Регулярно пользуюсь "безотмывочными" паяльными пастами. Дороговато, но из под BGA чипа даже УЗВ не всегда весь флюс вымывает.   

[Георгий Буров]

15.10.2020 в 00:51, ION 47 сказал:

Чем обусловлено применение активного флюса? ФКСп не работает? Или Спирто-бензиновую смесь для промывки тратить не хочется?

ФКСп - нейтральный флюс. Он не способен снимать оксидные плёнки с некоторых типов покрытий выводов электронных компонентов. Например, никелированные (химическими или гальваническими методами) покрытия большинства низкокачественных дешевых компонентов. Яркий пример того, с чем наверняка возникнут проблемы при пайке - тактовые кнопки из поднебесной - их не всякий активный флюс "возьмёт", не говоря уж про слабоактивные...

Органические растворители или спирты при попадании на этикетки и маркировку компонентов стирают или смазывают их. К тому же списку можно отнести и полимерные поверхности слабоустойчивые к воздействию таких растворителей.

Для того, чтобы не подстраиваться под конкретные типы сплавов при пайке и снизить риск потенциальных "последствий" при отмывке рациональнее всего применять водосмываемые активные флюсы.

 

P.S. - конечно же, это не панацея, ведь есть множество компонентов, которые не должны контактировать с водой (мембранные кнопки, сборные модули DC-DC преобразователей, провода и кабели и т.д.), для таких случаев необходимо использовать трубчатые припои (содержащие слабоактивные флюсы), либо обычные припои вместе с малоактивными безотмывными паяльными флюсами, гелями и пастами. Но, это уже совсем другая история...

[Георгий Буров]

15.10.2020 в 05:01, mirs сказал:

Если накапливается кислота, то добавлять аммиак или соду после каждой мойки. pH контролировать в баке с водой.

Хотя бы индикаторной бумагой.

Хорошо, а не получится-ли так, что при добавлении аммиака в этот "бульон" на выходе предстанет картина Виктора Перестукина "Запатинировали"?

А если добавлять соду (я так понял, что, всё же, про карбонат натрия идёт речь), то она так и останется на поверхности печатной платы, а после высыхания - проявится в виде характерного налёта.

Про контроль pH - он так и так будет "скакать" после каждого цикла отмывки, так что смысл в данной операции априори отпадает.

Изменено 16 Октября, 2020 в 16:04 пользователем Георгий Буров

[Георгий Буров]

15.10.2020 в 09:53, dgin сказал:

Очень много странного текста о том как делать не надо, и вот эти неправильные ходы порождают проблему, а затем и тему на форуме.

По этому флюсу Multicore HYDRO-X/20  скажу только, что в даташите не написано как его отмывать-струей из шланга, ультразвуковая ванна, замачивание на опред. время в воде? Сколько воды брать?

Собственно у топикстартера даже вопросов таких не возникло...А без этого как он пользуется этим флюсом не понятно...

Полностью с Вами согласен. Текста много, но откуда ж мне было знать, что на форуме Химик.ру окажутся люди знакомые с электронной промышленностью, знающие о технологиях и методах пайки. Считаю, что ввод в курс дел необходим, т.к. далеко не каждый интересуется данной тематикой.

 

Да, так делать нельзя. Точнее, так делать - глупо, но всё же можно, ибо это работает (остатки флюса смыты - миссия выполнена), но работает не так "гладко". 

По поводу даташита, так там указано что он ВОДОСМЫВАЕМЫЙ. Всё. В промышленных масштабах данную операцию проводят в специализированных отмывочных машинах, где по конвейерному транспортеру платы проходят несколько этапов отмывки в различных ваннах с различными наполнителями, там же и NPC и т.д. и т.п. и ё.п.р.с.т.

НО!!! Они стоят денег. Больших денег. Есть такое в жизни, когда можешь и приходится использовать то, что имеешь в распоряжении а не то, что изобретено и предназначено для решения конкретной задачи. Так что применив губозакаточную машинку можно смело отставить эти рассуждения в сторону и вернуться в суровую реальность.

 

К слову сказать, что никогда не встречал в документации к паяльным водосмываемым флюсам рекомендаций в стиле "Наберите тазик воды и замочите там платки на 20 минут" - ну, нет там такого...

 

Собственно у, как Вы выразились, "топикстартера" вопросов возникло много, я их даже озвучил чуть выше. Даташит я прочитал задолго до обращения к вам, товарищи.

Пользуюсь этим флюсом я по-назначению (так что, недоумеваю, чего тут может быть непонятного).

 

Лично Вас, как узкопрофильного специалиста в области неконтролируемой эмоциональной критики я попрошу не уделять впредь своего внимания на поиски выхода из сложившейся ситуации.

[Георгий Буров]

15.10.2020 в 10:37, Техно сказал:

А в чём причина применения активного флюса? 

Регулярно пользуюсь "безотмывочными" паяльными пастами. Дороговато, но из под BGA чипа даже УЗВ не всегда весь флюс вымывает.   

Причина кроется в избавлении себя от рутинного подбора флюсов под каждый конкретный случай. Принцип прост: один флюс на все случаи жизни (кроме случаев, когда припаиваемый компонент погружать в воду нельзя).

 

Пользоваться паяльными пастами с лэйблом "No Clean Flux" можно, но скорость монтажа, а она в моем случае на втором месте (на первом, конечно же, качество), резко снижается. Флюс, даже если он и слабоактивный, отмывать приходится, т.к. сам по-себе он ничем не навредит, а вот пыль и другие частицы прилипшие к такой неочищенной пайке могут вызвать, мягко говоря, проблемы. Добавляется лишняя операция отмывки, а в случае именно с паяльными пастами отмывку в лучшем случае необходимо производить спиртами, в худшем - FluxOff и ему подобными очистителями. Это сильно тормозит работу. 

[Техно]

2 часа назад, Георгий Буров сказал:

Причина кроется в избавлении себя от рутинного подбора флюсов под каждый конкретный случай. Принцип прост: один флюс на все случаи жизни (кроме случаев, когда припаиваемый компонент погружать в воду нельзя).

Это неправильный принцип.