Флюс для пайки BGA микросхем: разновидности, выбор
В процессах пайки важную роль играют флюсы, то есть вещества, способные удалить с поверхностей соединяемых деталей образующиеся в результате термохимической реакции оксидные пленки. От их выбора зависит качество процесса. С развитием электроники возросли требования к флюсам для пайки bga.
При изготовлении микросхем в качестве несущего элемента используют особые печатные платы. Материалом для их производства служит стеклотекстолит – слоистый термостойкий пластик, который покрывается медной фольгой. Ножки микросхем соединяются с медью путем паяния.
Применение флюса для пайки BGA микросхем
Флюс, применяемый для такой тонкой работы, должен обеспечивать хороший контакт между элементами пайки. Наличие на них загрязнений способно ухудшить смачиваемость и теплопроводность поверхности. Поэтому предварительно их следует очистить с помощью специальных растворителей.
Сегодня на рынке предлагается огромный выбор флюсов для пайки bga.
Они должны соответствовать следующим требованиям:
- иметь температуру плавления меньшую, чем у припоя;
- не вступать в химическую реакцию с материалом припоя;
- обладать высокой текучестью и хорошо смачивать поверхности соединяемых элементов;
- иметь низкий показатель удельной массы;
- растворять жировые и оксидные пленки;
- эффективно смываться с обработанной поверхности;
- не допускать коррозионной активности;
- отличаться легкостью и удобством нанесения.
Только обеспечив выполнение всех этих условий, можно получить надежное соединение элементов пайки. В продаже имеются и специальные составы для качественной отмывки платы от флюса. Но лучшие флюсы для пайки bga микросхем – те, которые не требуют смывания.
Типы современных флюсов
Современная промышленность выпускает две основные разновидности флюсов. В первую группу реагентов входят химически активные вещества – соляная кислота и некоторые ее соли. Они хорошо растворяют оксидные пленки и жиры, способствуя прочному соединению элементов, однако требуют эффективной промывки.
Если в месте пайки останется хотя бы небольшая часть активного флюса, она будет постепенно разрушать и металл, и текстолит. К тому же, их пары очень токсичны, поэтому при работе следует соблюдать меры безопасности.
Вторая группа веществ представляет собой химически инертные соединения, например, канифоль или воск. В основном, это органические соединения, которые хорошо растворяют жиры, но в меньшей степени – оксиды. Но они не допускают последующей коррозии, что очень важно. В последнее время применяются флюсы ЛТИ, созданные на основе этанола и канифоли с добавлением небольших количеств триэтаноламина, салициловой кислоты и других веществ.
Самые популярные реагенты
К самым распространенным флюсам относят:
- сосновую канифоль – за дешевизну и низкую химическую активность;
- ортофосфорную кислоту – она предотвращает дальнейшее разрушение соединяемых поверхностей, образуя на них оксидную пленку;
- ЛТИ-120 – содержит канифоль с добавками, не требует отмывки;
- флюс-гель для пайки bga, изготовленный в виде пасты, легко смывается, не оставляя нагара;
- активный флюс, в составе которого 90% глицерина и 5% салицилки, требует хорошей смывки;
- нейтральный вид паяльного жира.
Безотмывочные материалы
Выбирая, какой флюс лучше для пайки bga чипов, желательно отдать предпочтение тем реагентам, которые не требуют последующей отмывки платы. Известные производители микроэлектроники давно применяют No-Clean в жидкой или гелеобразной форме.
Флюсы для пайки BGA микросхем
Флюсы Компании INTERFLUX считаются одними из лучших на рынке паяльных материалов. Например, состав IF8001 применяют при необходимости быстрого и качественного ремонта отдельного элемента на микросхеме. Вещество активизируется уже при 12 градусах, то есть, до начала пайки, обеспечивая чистоту поверхности. Непосредственно во время процесса он испаряется более чем на 90%. Оставшийся твердый осадок нетоксичен и обладает слабощелочной реакцией, защищающей плату от химической активности.
Материалы торговой марки CHIPSOLDER FLUX отвечают всем необходимым требованиям, которые предъявляются к безотмывочным флюсам для пайки bga. В их состав входят только химически чистые компоненты.
Реагенты выпускаются в виде жидкости, гелей, паст. Они не обладают проводящими свойствами. Важным достоинством является также отсутствие в составе кислоты или глицерина.
Флюс для пайки bga микросхем немецкой фирмы MARTIN – один из лучших. Он пользуется широкой популярностью среди производителей электронной техники и в сервисных центрах, благодаря:
- безопасному составу;
- экономичности в использовании;
- возможности точного распределения;
- простоте применения;
- минимальному количеству остатка;
- универсальности применения;
- отсутствии необходимости в отмывке;
- способности к эффективному удалению оксидной пленки;
- высоким температурам коксования.
Рекомендации по выбору
Из продукции, представленной на рынке, трудно выбрать подходящее средство для пайки. Кроме того, присутствует большое число подделок. Параметры выбранного флюса должны соответствовать предстоящей работе и удобству пользования. Неплохими качествами и доступной ценой отличаются флюсы из серии FLUX PASTE SP.
Для пайки bga оптимальным будет разновидность SP-20. Она обеспечивает прочную фиксацию элементов, дает минимум остатка и безопасна для высокочастотных схем.
При необходимости можно приготовить флюс для пайки bga своими руками, используя подручные материалы. Почти все эти вещества после применения требуют смывки:
- глицерин в чистом виде, имеет высокую температуру кипения;
- раствор аспирина в воде;
- смесь аспирина и глицерина;
- нашатырный спирт или уксусная кислота;
- канифоль в растворе технического спирта;
- смесь воска и канифоли.
Заключение
Пайка микросхем требует грамотного подбора расходных материалов, только в таком случае она будет качественной. Не рекомендуется применять флюсы с активными добавками, так как они могут привести к коррозии и выходу из строя всей микросхемы. Использование подручных средств в процессе пайки приведет к снижению ее качества. Поэтому пользоваться такими расходными материалами следует лишь в случае крайней необходимости.
Видео: Каким флюсом паять BGA? SIR тест флюсов Martin, Ersa, EFD, Cyberflux. Часть 1
Приготовление флюса для пайки BGA из китайского RMA-223.
2 июля, 2016 Pavel
Для хорошей пайки BGA чипов необходим качественный флюс – от него зависит качество или возможность пайки вообще.
При первом знакомстве с пайкой чипов или реболлингом, большинство не спешит покупать настоящие оригинальные флюсы популярных производителей, и считают достаточным для начала попробовать китайский аналог. Скажу однозначно: пайка китайским дешевым флюсом и оригинальным – две абсолютно разные вещи. Убедился я в этом, при первой попытке накатки шаров через трафарет к чипу от видеокарты. Использовал я самый популярный китайский флюс RMA-223. Его цена в магазине алиэкспресс самая привлекательная. У меня ничего не выходило: по несколько шаров постоянно не хотели ложиться на контактные площадки, так приходилось по несколько раз повторять процедуру.
Причем если с первой попытки плавления шаров они не пристали к площадка, то потом хоть сколько грей – бесполезно.
Это привело меня к поиску быстрого решения. Для начала я попробовал повторить процедуру со спиртоканифолью. Ничего не вышло, так как канифоль подгорала, а шарики просто не успевали расплавиться. Но я заметил, что те, которые расплавлялись, моментально ложились на площадки.
Главная особенность флюсов для BGA пайки – это способность длительное время сохранять свои свойства при высоких температурах и отсутствие вскипания. Что касается китайского флюса, то он не темнеет и не выгорает на высоких температурах, но свойства флюса у него оставляют желать лучшего.
Поэтому пришла в голову идея доработать китайский флюс RMA-223 путем добавления в него канифоли (в моем случае спиртоканифоли), но для этого необходимо избавиться от спирта, который приведет к вскипанию флюса на высоких температурах. Данный рецепт очень помог мне, использую его по сей день и не только для пайки BGA.
Итак, понадобится:
1. Флюс китайский RMA-223
2. Спиртоканифоль ЛТИ-120 (можно заменить другой спиртоканифолью)
3. Емкость металлическая для нагревания (я взял алюминиевую колбу из под фотопленки)
4. Лопатка для перемешивания (в моем случае — карандаш)
Процедура:
1. Выдавливаем в емкость флюс RMA-223.
2. Разогреваем флюс, пока не станет жидким.
3. Добавляем спиртоканифоль ЛТИ-120, в пропорции примерно 1:3 (то есть ЛТИ-120 – 25%, RMA-223 – 75%).
Разогреваем полученную жижу, перемешивая лопаткой до слабого вскипания. Для разогревания, использовал термофен.
4. Продолжаем греть пока вскипание не прекратиться или станет очень слабым. Это будет свидетельствовать, о том, что спирт выпарился из жижи.
5. Пока полученный флюс горячий и жидкий, набираем его в шприцы.
Все! Флюс готов, после остывания, он станет таким же густым, как изначально и приобретет свойства хорошего флюса. В сравнение с оригинальными флюсами, лично я разницы не заметил. Он так же обеспечивает качественную пайку и легко смывается, не оставляя пятен и пригаров.
Надеюсь Вам пригодится данный рецепт.
Опубликовано в рубрике Без рубрики
Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.
Оставить комментарий
Монтажная паста BGA или только флюс
Наибольший риск при использовании только флюса связан с повышенной склонностью к открытым соединениям. Если BGA деформируется во время оплавления, неровности могут подняться и потерять контакт с контактной площадкой. По крайней мере, если на колодке есть от 4 до 6 мил пасты, это поможет заполнить любой зазор, возникающий из-за деформации компонента.
Вообще говоря, дополнительный припой, добавляемый пастой, улучшает механическую целостность паяного соединения. Это также поможет улучшить высоту зазора, что облегчит очистку под BGA, если это необходимо.
Инженер технической поддержки
Indium Corporation
Кей Паркер работает инженером технической поддержки в штаб-квартире Indium Corporation в Клинтоне, штат Нью-Йорк. , приемы и материалы. Она также отвечает за обслуживание существующих счетов компании и сохранение нового бизнеса.
При размещении BGA только под флюсом у вас есть вероятность непропаянных соединений и недостаточного количества припоя, что приведет к дополнительному тепловому циклу для повторной обработки. Мы используем автоматический дозатор пасты, который позволяет лучше контролировать процесс.
Специалист по производственным приложениям
Cirtronics Corp.
Г-н Буш имеет 20-летний опыт работы в контрактном производстве электроники. Основные области знаний включают сквозную, SMT, волновую и селективную пайку.
Когда дело доходит до бессвинцовой пайки, я предпочитаю наносить пасту на контактные площадки BGA печатных плат, чтобы поддерживать стабильный процесс на линии SMT. Когда вы используете только флюс, вы полагаетесь на способность BGA припоя формировать паяное соединение с вашей печатной платой. Сформированный интерметаллический слой может быть не таким надежным, как слой, образованный паяльной пастой.
Старший инженер-технолог
Northrop Grumman
Edithel — инженер-химик с 20-летним опытом работы в области производства и разработки процессов для контрактных производителей электроники в США, а также некоторых крупных OEM-производителей.
BGA можно паять, используя только гель/липкий флюс. Этот процесс хорошо работает при условии, что в сферах имеется достаточное количество припоя для формирования хорошего паяного соединения на контактных площадках печатной платы. Если вы собираетесь паять бессвинцовые BGA, рекомендуется использовать бессвинцовый гель-флюс и бессвинцовый профиль оплавления.
Гель/липкие флюсы оставляют больше следов, чем при использовании паяльной пасты, просто потому, что обычно наносится больше флюса, чем должно быть в паяльной пасте. Если вы используете водорастворимый гель/липкий флюс, возможно, придется отрегулировать параметры промывки, чтобы удалить все остатки флюса.
При использовании паяльной пасты рекомендуется использовать бессвинцовую пасту вместе с бессвинцовыми BGA. Если это невозможно и вместе с бессвинцовыми BGA используется свинцовая паяльная паста, могут возникнуть проблемы.
Освинцованный профиль оплавления не расплавит шарики припоя BGA полностью, что может привести к ненадежным паяным соединениям.
В этом случае мы рекомендуем использовать паяльную пасту, содержащую свинец, которая также предназначена для бессвинцовых применений, вместе с профилем оплавления, не содержащим свинца. Бессвинцовый профиль обеспечит полное расплавление сфер BGA и хорошее смешивание с паяльной пастой, содержащей свинец.
Полевые приложения
Сборка FCT
Тони работает в электронной промышленности с 1994 года. Он проработал 5 лет инженером-технологом на предприятии по производству печатных плат. С 19В возрасте 99 лет Тони работал в компании FCT в качестве руководителя лаборатории, управляющего предприятием, а в последнее время — инженером по эксплуатации. Он имеет большой опыт проведения исследований и разработок, контроля качества и технического обслуживания продуктов, используемых для производства и сборки печатных плат.
Сценарий только с флюсом использовался в течение многих лет для флип-чипов и в некоторой степени для монтажа BGA с мелким шагом. Это приводит к несколько меньшему объему припоя и, следовательно, к небольшому уменьшению высоты зазора. Это может привести к снижению надежности теплового цикла, но то, является ли это проблемой, сильно зависит от конкретного компонента, печатной платы, на которой он установлен, и требований к надежности приложения, среди других факторов.
Инженер-технолог
Астронавтика
Карьера Фрица в производстве электроники включала различные инженерные должности, включая изготовление печатных плат, толстопленочную печать и обжиг, SMT и разработку процессов волновой/селективной пайки, а также разработку электронных материалов и маркетинг. Фриц получил образование в области машиностроения с упором на материаловедение.
Методы планирования экспериментов (DoE) были областью независимого изучения. Фриц опубликовал более десятка статей на различных отраслевых конференциях.
Я не вижу риска в этом процессе. Мое личное мнение таково, что на контактных площадках BGA не должно быть отложений паяльной пасты, а должен быть только флюс. Только флюс обеспечивает лучшее оплавление и «схлопывание», чем осаждение пасты.
Инженерно-техническое обеспечение и управление производством
Независимый консультант
Грузин Симион является независимым консультантом с более чем 20-летним опытом работы в области проектирования и эксплуатации производства электроники.
Свяжитесь со мной по адресу [email protected].
Я использовал беспастовые процессы сборки BGA и флип-чипов в течение многих-многих лет без каких-либо проблем. На самом деле, с гораздо лучшими результатами. CSP и флипчипы особенно хорошо работают без пасты.
На самом деле у вас нет меньших сфер, потому что для шара диаметром 0,020 дюйма потеря дополнительной толщины паяльной пасты в 3 мила уменьшит конечный диаметр шарика только примерно на 1/2 мила, что, безусловно, не повлияет на надежность.Тем не менее, вам нужно много знаний о процессах для выполнения беспастного оплавления, наиболее важным из которых является изучение того, как покрывать контактные площадки BGA/CSP/FC эвтектическим липким флюсом, который почти похож на очень, очень тонкий воск при комнатной температуре, но меняется до очень липкой тонкой жидкости при температуре выше 90 градусов по Фаренгейту. Да, по Фаренгейту! Стандартные липкие флюсы просто не очень хорошо подходят для беспастной сборки. Но если используется правильный процесс, он чрезвычайно прост, намного лучше, чем погружение.
Ведущий инженер/ученый
General Dynamics
Ричард Д. Стадем — ведущий инженер/ученый в General Dynamics, а также инженер-консультант в других компаниях.
Он имеет 38-летний опыт инженерной работы в компаниях Honeywell, ADC, Pemstar (сейчас Benchmark), Analog Technologies и General Dynamics.
Флюс BGA отлично подходит для низкоскоростного горячего
оборудование и инструменты для оплавления воздухом SMD и BGA ( Zephyrtronics
ZT-7 BGA & SMT Reflow System ).
