SLOŽENÍ PÁJECÍCH PAST

Bezoplachové pájecí pasty jsou obecně složeny ze slitiny a tavidla.

2.1 Slitina

Je několik metod výroby částeček pájky, jako například plynová atomizace nebo odstředivá atomizace. KOKI vyrábí částečky pájky právě metodami atomizace.

Vlastnosti této metody jsou:

1) Je vhodná k výrobě malých částeček.
2) Je snadné kontrolovat vytváření oxidů na povrchu částeček pájky.
3) Nízká oxidace částeček pájky .

Komora na výrobu částeček je asi 5m vysoká má v průměru 3m a je naplněna nitrogenem, což vede k velmi nízké úrovni hustoty kyslíku. Pájka je roztavena v nádobě umístněné nad komorou. Tato pájka skapává přímo na rychle se otáčející vřeteno. Poté, co roztavená pájka dopadne na vřeteno, rozstříkne se směrem ke stěnám tanku. Než tyto kapky pájky dolétnou ke stěnám tanku, dostanou tvar kuličky a ztuhnou. Takto získané zrnka pájky mají velikost mezi 1~ 100µm. Tvar zrnek pájky je závislý na například na rychlosti skapávání či rychlosti otáčení vřetena, rozložení velikostí zrnek je závislé na hustotě kyslíku. Po tomto kroku se musí zrnka pájky roztřídit.

KOKI používá dva rozdílné procesy třídění zrnek pájky. První třídění se provádí pomocí nitrogenového dmýchadla. Tento proces využívá toho, že každé zrnko je jinak těžké. V tomto kroku jsou tedy vyloučeny všechny zrnka menší, než je vyžadováno. Zbytek zrn jde na prosévání, kde se odstraní všechna větší zrna. To se také provádí v nitrogenové ochranné atmosféře.

KOKI obecně nabízí dva druhy pájecích zrn, buď 20-40 um nebo 20-50 um. První zrna se používájí v pastách pro super jemnou rozteč (0.4mm/16mil) a druhé pro jemné rozteče (0.5/20mil).

K pájecím zrnám se vztahují dva prolémy.

Za prvé, rozložení velikosti zrn přímo ovlivňuje tiskové vlastnosti pájecí pasty jako je roztíratelnost, přilnavost k šabloně, odolnost proti propadu. Správná velikost zrn by měla být vybrána s přihlédnutím k minimální použité rozteči a hustotě součástek se s jemnou roztečí.

Pro zlepšení vlastností pájecích past při tisku KOKI vyvinula tyto rozměry pájecích zrn:
- 15-25um
- 20-45um

Obr.2 Zásivoslost mezi velikostí zrn pájky a jejich oxidací:

Za druhé, obsah oxidů v pájecí pastě by měl být co nejmenší. Proto musí být i obsah zrn s velikostí menší jak 20um co nejmenší, protože s klesjící velikostí zrn stoupá relativní plocha povrchu. Jak je ukázáno na obr. 2, zrna s velikostí menší jak 20um vykazují vysoký stupeň oxidace.

Je-li v pastě obsažen vysoký obsah oxidovaných zrn, budou se při přetavení vytvářet nežádoucí kuličky pájky kolem pájeného spoje.

Poněvadž je v dnešní době na trhu široký sortiment pájecích past, je důležité vybrat pastu odpovídající aplikaci. Zvláště je nutné brat ohled na rozložení velikost pájecích zrn a přísnost jejich klasifikace, protože tím budou ovlivněny vlastnosti pájecí pasty při tisku a při pájení.

2.2 Tavidlo

Kromě zrnek pájky je tavidlo druhým faktorem, který ovlivňuje vlastnosti a chování pájecí pasty.

Základní úlohy tavidla v pájecí pastě jsou stejné jako u tavidla použitého při pájení vlnou:

1. Odstranění vrstvy oxidů na substrátu

Tavidlo chemicky roztaví o odstraní vrstvu oxidů na povrchu elektrických součástek, desce plošných spojů a na pájce.

2. Chrání proti oxidování

Deska plošných spojů, součástky a zrnka pájky vystavené teplému prostředí při přetavení v peci rychle oxidují. Roztavené pevné části v tavidle účinně pokryjí pájené součásti a tím zabrání jejich oxidaci.

3. Snížení povrchového napětí pájky kvůli zlepšení smáčení

Tavidlo dočasně snižuje povrchové napětí roztavené pájky a pomáhá zvětšovat oblast jejího kontaktu (smáčení) s deskou plošných a se součástkami.

4. Vytváří pojivo mezi zrnky pájky tak, aby byla pájecí pasta dobře tisknutelná.

	Složka	Ovlivňuje	Charakteristika
Pryskyřice (kalafuna)	• WW pryskyřice • Hydrid pryskyřice •Neproporciální pryskyřice • Polymerovaná pryskyřice • Fenol denaturovaná pryskyřice • Ester denaturovaná pryskyřice	•  Tisk •  Pájitelnbost •  Odolnost proti propadu •  Lepivost •  Zabarvení zbytků tavidla •  ICT testovatelnost	Pryskyřice měknou během předehřevu (kolem 80-130°C) a rozlejí se po zrnkách pájky a pájeném povrchu. KOKI používá obyčejně přírodní pryskyřice. V závislosti na jejím zpracovánbí se mění bod tání, barva s síla aktivace. Aby se s pastou dobře pracovalo (zhroucení, lepivost, atd.) a měla dobré zbytkové vlastnosti (barva, měkkost, ICT testovatelnost) obyčejně jsou smíchány 2 až 3 pryskyřice.
Aktivátor	• Amin hydrochlorid (haloid) • Organické kyseliny • atd.	•  Síla aktivace (pájitelnost) •  Spolehlivost (SIR, elektromigrace, koroze) •  Skladovatelnost	Tyto složky hlavně ovlivňují schopnost tavidla odstraňovat oxidy. Společně s měknutím a roztékáním pryskyřic tyto aktivátory smáčí kovový povrch a reagují s oxidy. Aktivátory přímo ovlivňují elektrickou a chemickou spolehlivost.
Tixotropní materiály	• Včelí vosk • Caster oil hydride • Alifatický amid • atd.	•  Tisk •  Viskozita •  Tixotropní index •  Odolnost proti propadu •  Zápach •  Čistitelnost Cleanability	Tyto materiály zvyšují odolnost pasty proti namáhání střihem během tisku a pomáhají obnovit viskozitu pasty po natištění na plošky. KOKI používá takové materiály, které zlepšují uvolňování pasty ze šablony a tim i tisk.
Rozpouštědlo	• Glycolether • Polyhydric alkohol • atd.	•  Výdrž na šabloně / doba lepivosti - Odolnost vůči propadu •  Zápach	V závislosti na bodu varu se mění stupeň vypařování a tím nastavuje určité vlastnosti pájecí pasty. Bod varu rozpouštědel KOKI je přibližně 220-290°C.