Гелевые флюсы

Российские марки

Среди отечественных продуктов заметен СКФ – флюс паяльный из спирта и канифоли. Готовый раствор можно применять сразу. Все компоненты уже перемешаны. Он удобен в применении, остаточный слой легко снимается бензином или спиртом.

На рынке много узконаправленных составов для пайки от российских производителей, обозначенных аббревиатурами: ЛТИ, ТАГС, ЗИЛ, КРС, ЛК и так далее. Они содержат высокоактивный хлористый аммоний, аммиак, амины, хлорид цинка, другие активные реагенты.

Некоторые виды подходят для работы только с твердыми припоями. Есть виды, предназначенные для конкретных сплавов. Так, для пайки алюминия были разработаны специальные реактивные составы. Следует тщательно изучить этикетку, после этого выбрать флюс.

Какие припои используют для пайки радиодеталей

В основном используются припои типа ПОС (припой оловянно-свинцовый) и бессвинцовые припои. ПОС имеет температуру плавления примерно с 180 до 230 °C. Этот сплав хорошо подходит для пайки деталей, но в промышленных масштабах используются бессинцовые припои, у которых температура плавления чуть выше от 180 до 250 °C. Бессвинцовые припои не имеют в своем составе свинца, они выделяют меньше выбросов и самое главное в их составе нет свинца. Пары свинца сильно загрязняют окружающую среду, поэтому на этапе производства печатных плат используются припои без свинца. Однако, бессвинцовые припои не только плавятся при более высоких температурах (из-за отсутствия свинца), но еще и оставляют «оловянные усы». Эти усы могут послужить причиной короткого замыкания после пайки SMD контактов. Они мало различимы без микроскопа, и их толщина бывает менее 1 мкм.

Бессвинцовые припои также используются в BGA пайке в качестве шариков.

Для радиолюбителей подойдут ПОС припои. Такими легче паять, да и вреда они много не нанесут, если вы не паяете в промышленных масштабах. Тем более, бессвинцовые припои по смачиваемости и качеству контакта после пайки не доходят до уровня припоев ПОС.

Классификация по типу

Припои выпускаются:

• С флюсом;
• Без флюса.

Припои с флюсом удобно брать на паяльник, поскольку флюс помогает распределиться по жалу паяльника. Еще припои с флюсом очень мягкие, и их можно сворачивать в несколько прутков.

По состоянию

Припои выпускают в основном в виде прутков с сечением от 0,1 до 2 мм. Это твердый тип. А еще есть паяльные пасты. Это смесь микроскопических шариков в флюсе. Применяется для BGA пайки.Паяльную пасту в основном используют для пайки микросхем и контактных площадок разъемов. Нерационально использовать пасту для пайки проводов, так как цена пасты намного выше, чем обычного припоя.

Помимо мягких припоев, еще есть их подвид. Это низкотемпературные сплавы Розе и Вуда.
Такие сплавы обычно используются для безопасного выпаивания деталей. Этими сплавами не рекомендуется запаивать детали на плату из-за их низкой механической прочности и температуры плавления (от 60 до 100 °C)

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.

Особенности легкоплавких флюсов

Мягкие паяльные флюсы могут плавиться до температуры 400 градусов. Благодаря им шов становится эластичным, мягким и прочным. Флюсы легкоплавкие можно разделить на следующие категории:

1. Сверхлегкоплавкие.
2. Специальные.
3. Свинцово-оловянные.
4. С минимальным количеством олова.

Самым оптимальным вариантом припоя можно считать олово, но из-за дороговизны материала он практически не применяется в чистом виде. В основном используют соединения свинца и олова. Из них получаются прочные соединения.

В маркировке пишется, какой процент олова содержится в припое. В незначительном количестве в состав этого припоя входит сурьма. Поэтому такой вид припоя можно применять для соединений, которые не будут подвергаться вибрации или нагрузкам.

При температурном режиме 60−145 градусов флюсы сверхлегкоплавкие могут переходить в жидкое состояние и использоваться для ручного спаивания деликатных изделий. Но при этом соединение не очень прочное.

Специальные припои необходимы в том случае, если нужно получить совместимость характеристик припоя и основного материала. Для этого применяются составы, не поддающиеся пайки. К таковым относят:

1. Чугун.
2. Низкоуглеродистая сталь.
3. Никель.
4. Алюминий.

Для того чтобы спаять деталь из алюминия, необходимо сделать припой почти полностью состоящий из олова. А для того чтобы диффузия была лучшей, в него добавляют незначительное количество кадмия, буры и цинка.

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.

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.

Канифольная группа

Одну из исторически первых групп составляют канифольные флюсы.

Техническую канифоль получают из древесной смолы, поэтому флюсы на ее основе иногда называют смолосодежащими.

Светлая канифоль не содержит никаких добавок, имеет нейтральный характер. Такой флюс удобен для работы с обычным паяльником. Средство продается в готовом к использованию виде, предназначено для пайки меди и медных сплавов легкоплавящимися припоями.

содержит одну пятую часть канифоли, четыре пятых части этилового спирта. Смесь готовят простым растворением смолы в этаноле, применяют для пайки в труднодоступных местах деталей из меди и медных сплавов, для которых используют легкоплавкие припои.

Канифольно-глицериновый флюс – трехкомпонентная смесь, содержащая 89 % этилового спирта, 14% трехатомного спирта глицерина, 6% канифоли.

Состав готовят следующим образом: сначала в этаноле растворяют глицерин, потом туда добавляют канифоль. Флюс рекомендуют использовать для герметичной пайки легкоплавкими припоями деталей из медных сплавов или чистой меди в труднодоступных местах.

Остатки флюсов с канифолью после окончания работы хорошо удаляются кисточкой, смоченной в ацетоне или спирте. Все представленные выше флюсы не являются активными.

Влияние геля на здоровье

Гелевые химикаты, тем более если китайского происхождения RМА-223, отличаются высокой токсичностью и сильным задымлением. Неудачный вариант для работ припайки таким микросхем, как ВGА. Хорош чтобы припаять различные мелкие детали, но стоит задуматься о том, как гель может повлиять на здоровье. Лечение может дорого обойтись, если проработать с таким веществом много лет. Он не только сильно задымляет помещение, но и тяжело оттирается после работы с ним при пайке.

Что рекомендуется в таком случае? Обязательна нужна хорошая вытяжка и частое проветрирование рабочего места. Нужно стараться не вдыхать пары химиката. Если сравнить сосновую канифоль импортного производства с нашей, то отественный вариант выигрывает по безвредности.

Что дает гель высокого качества?

• Уверенность, что пайка качественная.
• Работа не обернется астмой. Понижается риск ракового заболевания легких и др.
• Значительная экономия времени и нервов в кропотливой работе по пайке.

Поговорка о скупом, платящим вдвое больше, всем известна.

Ликбез для начинающих

Для выпаивания детали из платы, нужно сделать так, чтобы контакты разогрелись до плавления припоя (примерно 230 °C). Основная ошибка начинающих — место паяльных работ сразу прогревают на 300 — 350 °C.

Например, нужно выпаять микросхему из платы паяльной станцией Lukey 702.

Многие радиолюбители и электронщики выставляют параметры нагрева выше 300 °C.

В первый момент, на деталь действует около 200 °C. На контактах и окружающем месте паяльных работ комнатная температура.Нагрев детали достигает 300 °C, а контакты еще не дошли до 200 °C.На микросхему поступает критическая температура 350 °C. Тем временем, окружающее место пайки неравномерно прогревается, даже если происходят равномерные движения феном по месту пайки. На контактах детали появляется заметная разница температур.400 °C и микросхема начинает зажариваться.
Еще чуть-чуть, и она отпаяется из-за того, что и контакты практически нагрелись до плавления припоя. Но это происходит потому, что плата прогрелась. И в данном случае, это произошло неравномерно. Высокие значения температур приводят к тепловому пробою микросхемы, она выходит из строя. Плата сгибается, чернеет, появляются пузыри из-за вскипевшего текстолита и его составляющих.

Как все-таки без ущерба паять детали?

Нужно проанализировать место пайки и оборудование:

Оценить толщину платы. Чем толще плата – тем сложнее и дольше ее прогревать. Плата представляет собою слои дорожек, маски, площадки и много металлических деталей, которые очень теплоемкие.

• Что находится рядом. Чтобы не повредить окружающие компоненты, нужно их защитить от температуры. С этой задачей справятся: термоскотч, алюминиевый скотч, радиаторы и монетки.
• Какая температура окружающей среды. Если воздух холодный, то плату придется нагревать чуть дольше. Особое значение имеет то, что находится под платой. Не нужно паять на металлической пластине, или на пустом столе. Лучше всего подойдет деревянная дощечка или набор салфеток. И при этом плата должна находиться в одной плоскости, без перекосов.
• Оборудование. Многие паяльные станции продаются без калибровки. Разница между показываемой температуры на индикаторе и фактическая может достигать как 10 °C, так и все 50 °C.

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.

Способы приготовления

Флюс для пайки, приготовленный своими руками и в домашних условиях, по свойствам и консистенции значительно проигрывает промышленному составу. Однако он, как и магазинный, значительно облегчит и ускорит сам процесс.

Хлорид цинка готовится на основе соляной кислоты. Её можно купить в таблетках в аптеке – эти таблетки используют пациенты, чей желудок не вырабатывает в нужном количестве соляную кислоту, входящую в состав желудочного сока. В данном случае источник цинка – это обычные солевые батарейки. Они имеют цинковый стакан, из которого при разборке извлекаются графитовые стержни и порошкообразные реагенты, являющейся частью электрохимической системы такой батарейки. С одной батарейки можно получить несколько граммов чистого цинка.

На литр соляной кислоты потребуется 412 г чистого цинка. Добавление такого же количества аммиака позволит использовать этот флюс для пайки алюминия – он является самым сложным в пайке, так как прочная оксидная пленка образуется на нём почти мгновенно.

Соляная кислота заменяется и фосфорной – схема приготовления орто- и метафосфата цинка всё та же. Для создания флюса на основе крепких (минеральных) кислот используйте стеклянные емкости.

Ацетилсалициловая или лимонная кислота растворяются в воде – одна часть порошкообразной кислоты на одну или несколько частей воды, при этом осадка быть не должно.

Канифольно-спиртовые флюсы создаются следующим образом:

• канифоль измельчают в ступке или в ложке до мелкого порошка, причем чем меньше каждая гранула канифоли, тем быстрее она растворяется в спирте;
• в этанол или глицерин добавляют ровно столько канифоли, чтобы через несколько часов не оставалось осадка, а если всё же осадок образовался и не растворяется, значит, дозировка канифоли превышена;
• когда жидкого состава становится все меньше, более твердый осадок разбавляют нужным количеством спирта или глицерина.

Также растворенную в этиловом спирте канифоль можно перемешать с глицерином. Такой комбинированный состав еще более действенен, но требует смывания после пайки.

Обычная канифоль готовится самостоятельно. Соберите живицу со стволов деревьев в тёплую погоду и переплавьте ее при 150 градусах.

Флюс на жировой основе создается следующим образом: на три части жира и три части аммиака используется одна часть канифоли.

Какие вещества можно использовать?

Наложить при пайке одну или несколько капель обычного оловянно-свинцового припоя на зачищенное, полностью подготовленное соединение деталей и/или проводов без вспомогательных реагентов весьма затруднительно. Эти реагенты, или паяльные флюсы, подразделяются на органические и неорганические. По кислотности флюсы также делятся на активные (кислотные) и неактивные (бескислотные). Первые воздействуют на поверхностный слой спаиваемых металлов и отчасти изменяют их химический состав, из-за чего их после пайки необходимо смывать, так как паяный стык может со временем окислиться.

Самыми простыми из широко и давно известных являются хлорид цинка и канифоль. Хлорид цинка, или так называемую паяльную кислоту, можно заменить на лимонную или аспириновую (ацетилсалициловую). Канифоль также хорошо растворяется в спирте или глицерине. К наиболее опасным флюсам относят вещества, включающие в себя соляную и фосфорную кислоты. Самые сложные составы могут содержать в себе сурочий или китовый жир, смешанный с канифолью и нашатырем (хлорид аммония).

Любой паяльный флюс имеет три направления предназначения.

1. Защита нагревающихся металлов и сплавов, из которых состоит заготовка, и самого припоя от образования оксидной пленки. Дело в том, что при значительном разогревании (до 300 градусов) она образовывается в десятки раз быстрее, чем при нормальных условиях. Она препятствует контакту припоя с заготовками. Задача паяльного флюса – не допустить образования этой плёнки.

2. Предварительная очистка поверхности свариваемых заготовок от большинства посторонних реагентов, ухудшающих качество пайки. Это отдалённо напоминает шлак, который вовремя не сбили со сварного шва и продолжили варить заготовки дальше.

3. Снижение значения силы поверхностного натяжения припоя с целью более равномерного его растекания. При этом паяная точка имеет аккуратный и законченный вид.

Хлорид цинка используют для пайки стали. Исключение – нержавеющая сталь: здесь уже применяется фосфорная кислота. Медь, золото, серебро и покрытая их слоями сталь и алюминий паяются при помощи спиртовых и флюсов, содержащих в себе органические кислоты. А вот для пайки чистого алюминия или латуни применяется, например, флюс на основе китового жира и припой, содержащий данный металл (либо сплавы на его основе).

Промышленные флюсы в последнее время всё чаще вводятся как гель в полость трубки из припоя, что обеспечивает мастеру дополнительные удобства при высоком темпе паяльных работ. Самодельные же флюсы не обладают такими достоинствами – их необходимо наносить при помощи кисточки перед наложением на спаиваемые детали припоя.

Импортные

• IF 8001 Interflux – один из лучших флюсов для бессвинцовой пайки SMD компонентов, в том числе и работы с BGA чипами. Довольно дорогой. Не требует смывания.
• IF 8300 BGA Interflux (30cc) – для пайки корпусов BGA. Представляет собой гель. Без вредного галогена.
• IF 9007 Interflux BGA – паяльная безотмывочная паста для пайки свинцовым припоем. После работы оставляет едва заметный слой флюса с высоким удельным сопротивлением.
• FMKANC32-005 – крем слабоактивированный безотмывочный. Показывает хорошие результаты при пайке BGA чипов и работе с инфракрасными паяльными станциями.

Классификация

Нередко в маркировке импортных флюсов можно встретить маркировочные символы. Рассмотрим ниже их обозначение:

• «R» — канифоль, которая идет либо в чистом виде, либо в виде раствора (спирто-канифоль). Химически пассивный флюс, поэтому перед применением требует ручной зачистки поверхности спаиваемых компонентов от окислов. После окончания работ требует отмывки спиртом или ацетоном.
• «RMA» — флюс на основе канифоли с небольшим добавлением активаторов (органических кислот и их соединениями). При термической обработке кислотосодержащие активаторы испаряются. Для их применения необходима вытяжка. Оптимальная пайка достигается с использованием горячего воздуха.
• «RA» — активированная канифоль. По заверению производителей из-за низкой активности кислот не оказывает коррозийных процессов на место пайки, поэтому не требует отмывки. Мы бы все таки рекомендовали после работы с ним использовать слабый раствор щелочи или спирт для отмывки, если речь не идет о BGA пайке!
• «SRA» — кислотные флюсы активного действия для пайки нержавеющей стали, никеля. В электронике практически не используются из-за разрушающего действия кислот. После пайки таким флюсом изделие нуждается в тщательной отмывке спиртом или ацетоном.

Так же нередко к импортным флюсам к названию добавляют надпись «no clean», которая означает, что данный флюс не требует смывки. Такие флюсы нередко применяют при пайке радиокомпонентов, где очистка после пайки деталей затруднена физически. Например, при пайке BGA микросхем.

Что такое флюс для пайки?

Качество пайки основывается на правильности подбора компонентов флюса и присадки. Функция флюса:

• Создание вокруг припоя, на поверхности металла легкоиспаряемой плёнку, растворяющую окислы в рабочей зоне.
• Создать условия для растекания припоя за счёт снижения поверхностного натяжения.
• Улучшить сцепление с основой, снизить воздействие окружающей среды.
• Испариться на пороге температуры плавления.

Разнообразие предложений с незамысловатыми и сложными составами жидкого вида, порошков и пастообразных делят на два технологически непохожих вида флюсов для пайки: пассивные и активные в химическом отношении. Продаются паяльные пасты, составленные из комбинации флюс-припой, альтернативные трубчатые припои с заполнением внутренней полости флюсом.

Химически активные

Преимущественно это кислотосодержащие реагенты. Оксидные плёнки, жирный налёт устраняются успешно. Но возникает вопрос по нейтрализации активности агрессивных веществ путём промывки: металл и текстолитовые платы разрушаются коррозией.

Доступны и активно используются ортофосфорная, соляная кислоты после протравки, бура, нашатырь. Воздействие паров на органы дыхания токсично, кожные покровы также уязвимы.

Паяльные кислоты применяются в пайке никеля, сталей. Легко удаляют продукты окисления. Требуют нейтрализации слабощелочными растворами с обязательной процедурой окунания в проточную воду. Температуры применения 250–330 С.

Рабочее помещение при пользовании агрессивными средствами нуждается в вентиляции, минимальная мера – проветривание. Попадание на кожу рук требует смывания с моющими средствами без промедления.

Oрганические

Химически пассивные флюсы снимают жировые плёнки, отчасти нестойкие окислы. Эти органические некорродирующие вещества – защита против окисления. Канифоль сосновая, воск, стеарин и растворы спиртоканифоли не выделяют вредных для здоровья паров. Используются с легкоплавкими припоями в радиотехнике.

Спирт, глицерин, канифоль

Можно получить неплохой спиртоканифольный флюс растворением канифоли в этиловом спирте. Предварительно нужно канифоль растолочь в ступке как можно мельче.

Канифоль в спирте растворяется очень медленно, и от тщательного ее измельчения будет зависеть скорость приготовления флюса. После перемешивания спирта с канифолью, лучше оставить будущий флюс на несколько часов для завершения растворения.

Можно ускорить процесс, поместив раствор в стеклянную закрывающуюся тару и нагревая до 80 ℃ на водяной бане. Спиртоканифольный флюс совершенно нейтрален и после производства пайки даже не требует смывки.

Этиловый спирт можно с успехом заменить глицерином. Такой глицериновый флюс получится гуще, чем спиртоканифольный и пользоваться им будет удобнее. Растворение канифоли в этом случае замедлится.

Гораздо эффективнее будет вначале растворить ее в спирте, и после этого перемешать с глицерином. В этом случае значительно повысится активность состава, но придется обязательно смывать остатки с паяных заготовок.

Даже канифоль вполне реально приготовить самостоятельно, хотя это потребует времени. Надо собрать в теплую сухую погоду смолу-живицу со стволов сосен и переплавить ее.

Можно использовать при пайке в роли флюса или его компонента, канифоль для струнных смычковых инструментов. Она очень высокого качества и хорошо очищена. Но цена ее гораздо выше, чем у паяльной канифоли.

Подводя итоги

Вполне может хватить использовать один шприц с химикатом RМА примерно на год, если умеренно пользоваться. При работе с пайкой такой гель замечательно растекается и облегчает припойку. Результат ничем не отличается от заводской, разница не отличима. Как было отмечено, вещество незаменимо при припаивании и возможно примнение для реболлинга ВGА карт в мобильных, в компьютерах и ПК и другой некрупной электронике. Большой успех оно имеет в помменении при припаивании любой мелкой электронной безделушки. Советуют специалисты попробовать и убедиться в чистой и аккуратной работе пайки.Лучше взять гель RМА-223 на Али-экспресс, воспользовавшись этой ссылкой.