Флюс для пайки¶

Флюс — это вещество или смесь веществ, применяемое при пайке для обеспечения смачивания поверхностей соединяемых металлов припоем, удаления оксидных плёнок и защиты металла от окисления в процессе нагрева. Флюсы относятся к вспомогательным материалам пайки и существенно влияют на качество, прочность и долговечность паяного соединения.

¶Назначение

Основные функции флюса при пайке:

• Очистка поверхностей. При нагреве на поверхности металлов образуются оксидные плёнки, которые препятствуют смачиванию металла припоем. Флюс химически или механически разрушает эти плёнки, обнажая чистый металл.
• Смачивание. Флюс снижает поверхностное натяжение расплавленного припоя, позволяя ему растекаться по поверхности и проникать в зазор между соединяемыми деталями.
• Защита от окисления. В процессе нагрева флюс образует на поверхности защитную плёнку, предотвращающую повторное окисление металла под действием воздуха.
• Улучшение растекания припоя. Благодаря флюсу припой равномерно заполняет паяный зазор и формирует прочное и герметичное соединение.

Без флюса пайка большинства металлов — меди, латуни, стали, алюминия — практически невозможна, так как оксидная плёнка не даёт припою сцепиться с основным металлом.

¶Классификация

Флюсы классифицируют по нескольким признакам.

По химическому составу:

• Кислотные (активные). Содержат неорганические кислоты — соляную, фосфорную, борную. Обладают высокой химической активностью, хорошо очищают поверхности, но вызывают коррозию, поэтому требуют тщательного удаления остатков после пайки.
• Нейтральные. Не проявляют заметной химической активности к металлам. Применяются для пайки благородных металлов и в электронике, где остатки флюса не должны влиять на электрические характеристики.
• Бескислотные (органические). Содержат органические кислоты — лимонную, стеариновую, адипиновую. Менее агрессивны, чем неорганические, но требуют смывания после пайки.
• Активированные органические. Органические флюсы с добавкой галогенидов, усиливающих очищающее действие.

По температуре плавления:

• Низкотемпературные — применяются при пайке мягких припоев (свинцово-оловянных, безсвинцовых), температура плавления до 450 °C.
• Высокотемпературные — для пайки твёрдыми припоями (серебряными, медно-фосфорными), работают при температурах выше 450 °C.

По агрегатному состоянию:

• Жидкие — растворы активных веществ в воде или спирте.
• Пастообразные — смесь флюса с наполнителями, часто совмещённая с припоем (флюс-паста).
• Твёрдые — порошки, кусочки, которые наносят на место пайки отдельно.

¶Флюс для пайки электронных компонентов

В радиоэлектронике требования к флюсам особенно жёсткие. Остатки флюса не должны быть электропроводными, гигроскопичными или вызывать коррозию печатной платы. По стандарту IPC J-STD-004 флюсы делятся на типы R (неактивированные), RMA (слабоактивированные), RA (активированные) и OR (органические), а по классам коррозионной активности — L (низкая), M (средняя), H (высокая).

Для пайки электроники чаще применяют канифольные флюсы (на основе природной сосновой канифоли) или их синтетические аналоги. В России распространён флюс ЛТИ-120 — спиртовой раствор канифоли, применяемый для пайки медных соединений и радиодеталей. Для SMT-монтажа используются безотмывные флюсы, а также водосмываемые флюсы, удаляемые деминерализованной водой.

¶Флюсы для пайки конструкционных материалов

При пайке труб, радиаторов и санитарно-технической арматуры из меди и латуни твёрдыми припоями применяются флюсы на основе борной кислоты и буры. Для пайки нержавеющих сталей используют флюсы с фтористыми добавками. Алюминий паяют флюсами на основе фтористых солей, так как его оксидная плёнка Al₂O₃ крайне устойчива и не разрушается обычными флюсами.

¶Техника безопасности и удаление остатков

Остатки активных флюсов удаляют промывкой водой, спиртом или специальными очистителями. Канифольные остатки смываются изопропиловым спиртом. Некоторые современные флюсы относятся к классу безотмывных и не требуют удаления, однако это допускается только при использовании флюсов, сертифицированных для данного вида изделий.

При работе с кислотными флюсами необходимо соблюдать меры предосторожности: использовать защитные очки, перчатки и обеспечить вентиляцию, так как пары кислот и растворителей вредны для дыхательных путей.

¶Выбор флюса

Выбор флюса определяется рядом факторов:

Исторически одним из первых массовых флюсов стала бура (тетраборат натрия), применяемая ещё в средневековье для пайки золота и серебра. В XX веке с развитием радиоэлектроники появились канифольные и затем синтетические флюсы, а в XXI веке — безотмывные и водосмываемые составы, отвечающие экологическим требованиям RoHS.

Источники:

• ГОСТ 19520-74. Припои. Марки.
• IPC J-STD-004. Requirements for Soldering Fluxes.
• Каверин Н. Н. «Технология электронных устройств».
• Шпаков В. А. «Технология электронных средств».
• Справочник по пайке под ред. И. Е. Петрова.