Перейти к содержанию

Бессвинцовый припой

После перехода электроники на RoHS основным припоем стал сплав олово — серебро — медь. Он плавится заметно выше привычного оловянно-свинцового, и от этого меняется весь температурный режим пайки.

Обновлено Редакция GAW

Бессвинцовый припой — сплав для пайки без свинца; в электронике основной вариант — олово, серебро и медь (Sn-Ag-Cu, SAC), в частности SAC305 и SAC405. В отличие от эвтектики, SAC305 плавится не в одной точке, а в узком интервале около 217–220 °C; TI в профилях пайки принимает за ликвидус 217 °C. Это на 34 °C выше, чем у эвтектического оловянно-свинцового припоя Sn63Pb37 с 183 °C.

Температуры

ПараметрSAC305/SAC405 (TI SNOA401)63Sn/37Pb (TI SNOA401)
Плавление217–220 °C (TI: ликвидус 217 °C)183 °C, одна точка
Время выше ликвидуса35–80 с45–75 с
Пик, типично235–240 °C210–225 °C
Пик, максимум260 °C240 °C
Скорость нагрева0,8–1,2 °C/с0,8–1,2 °C/с (прямой профиль)

TI в записке SZZA026 приводит слова консорциума NEMI: переход на рекомендованные бессвинцовые сплавы поднимает температуру плавления до сорока градусов, что затрагивает материалы и процессы всей цепочки поставок. Производители модулей дают свои профили: Espressif для ESP32-S3-WROOM-1 требует 60–90 с выше 217 °C и пик 235–250 °C с припоем SAC305. Сам профиль оплавления берут из документации на паяльную пасту.

Что меняется на практике

  • Нагрев компонентов. Типичный пик 235–240 °C, допустимый максимум 260 °C (по TI); это ближе к пределам пластиковых корпусов, поэтому строже соблюдают MSL и классификацию по J-STD-020.
  • Смачивание. Скорость смачивания зависит от сочетания покрытия выводов, финишного покрытия площадок, сплава и флюса: TI в SZZA026 сравнивала разные покрытия выводов с SnAgCu тестом баланса смачивания.
  • Совместимость. TI не рекомендует паять бессвинцовые DSBGA эвтектической пастой: шарики SAC при профиле для SnPb не расплавятся полностью.
  • Ручная пайка. Керамические конденсаторы чувствительны к перегреву: Johanson ограничивает температуру жала 280 °C и требует предварительного нагрева — подробнее в статье о трещинах в MLCC.

Частые вопросы

При какой температуре паять SAC305?

В печи — по профилю производителя пасты. Типичные значения TI для SAC305/SAC405: время выше ликвидуса 217 °C 35–80 с, пик 235–240 °C и не выше 260 °C. Espressif для своих модулей даёт пик 235–250 °C и 60–90 с выше 217 °C.

Можно ли смешивать бессвинцовые компоненты со свинцовым припоем?

Для корпусов с шариковыми выводами TI в AN-1112 предупреждает прямо: бессвинцовый DSBGA с эвтектической пастой не рекомендуется — такие сборки могут не достичь требуемой надёжности; сплав пасты рекомендуется согласовывать со сплавом шариков.

Почему бессвинцовая пайка требует больше внимания к влажности компонентов?

Пиковые температуры выше — до 260 °C. Влага, поглощённая пластиковым корпусом, при нагреве может расслоить его; TI поэтому требует подбирать профиль в пределах уровня чувствительности к влаге (MSL) по J-STD-033 и сушить платы и компоненты перед ремонтом.

Источники

  1. Texas Instruments. AN-1187 Leadless Leadframe Package (LLP), SNOA401R (September 2000, revised May 2013) — рис. 23: типичный профиль для бессвинцовой пасты SAC305 или SAC405 — нагрев 0,8–1,2 °C/с, время выше ликвидуса (217 °C) 35–80 с, пик 235–240 °C (максимум 260 °C), охлаждение 1–2 °C/с (максимум 6 °C/с); рис. 22: для эвтектической 63Sn/37Pb — ликвидус 183 °C, пик 210–225 °C (максимум 240 °C); надёжность LLP на SAC305 при термоциклировании
  2. Texas Instruments. Evaluation of Nickel/Palladium/Gold-Finished Surface-Mount Integrated Circuits, SZZA026 (July 2001) — табл. 1: 62Sn/36Pb/2Ag — плавление 179 °C, пик 225 °C; 95,5Sn/3,9Ag/0,6Cu — плавление 217 °C, пик 235 °C; цитата NEMI: рекомендованные бессвинцовые сплавы поднимают температуру плавления до сорока градусов (as much as forty degrees); пик 260 °C упоминается как худший случай для SnAgCu
  3. Espressif. ESP32-S3-WROOM-1 & ESP32-S3-WROOM-1U Datasheet v1.8 — рекомендуемый профиль оплавления: нагрев 25–150 °C за 60–90 с (1–3 °C/с), предварительный нагрев 150–200 °C 60–120 с, выше 217 °C 60–90 с, пик 235–250 °C 30–70 с; припой Sn-Ag-Cu (SAC305) бессвинцовый
  4. Texas Instruments. AN-1112 DSBGA Wafer Level Chip Scale Package, SNVA009AI (September 1999, revised December 2019) — DSBGA квалифицирован на три оплавления с пиком 260 °C по J-STD-020; бессвинцовый DSBGA с эвтектической пастой не рекомендуется — сборка может не достичь требуемой надёжности; сплав пасты рекомендуется согласовывать со сплавом шариков; паста типа 3 и мельче
  5. Texas Instruments. QFN and SON PCB Attachment, SLUA271C (June 2002, revised December 2023) — профиль — в пределах MSL самого чувствительного компонента, классификация MSL по J-STD-033; перед ремонтом сушить плату и компоненты, чтобы снизить риск расслоения; не превышать пик по метке MSL
  6. Johanson Technology. Soldering Application Note for Ceramic Chip Components, 36S00160 — ручная пайка керамических чипов: подогрев до 150 °C, паяльник до 30 Вт, жало до 280 °C и до 3 мм, не дольше 5 с

Нашли ошибку?

Смотрите также