Припой для пайки¶

Припой — это металлический сплав (реже чистый металл), применяемый для соединения деталей методом пайки. Температура плавления припоя ниже температуры плавления соединяемых материалов, что позволяет расплавить его, заполнить зазор между деталями и после застывания получить механически прочный и электропроводный шов. Припой является расходным материалом и ключевым компонентом технологии пайки наряду с флюсом и источником нагрева.

¶Общие сведения

Пайка известна с древности: соединения золотых изделий с помощью легкоплавких сплавов обнаружены в археологических находках Месопотамии и Египта возрастом более пяти тысяч лет. В России кустарная и заводская пайка получила развитие с XVIII века, особенно в ювелирном деле, самоварном производстве, а позднее — в электротехнике и радиотехнике.

Припой должен удовлетворять нескольким требованиям: хорошо смачивать соединяемые поверхности, иметь подходящую температуру плавления, обеспечивать нужную механическую прочность и коррозионную стойкость шва, обладать достаточной электропроводностью и теплопроводностью (для электротехнических задач). Важна также совместимость с флюсом и с материалом деталей.

¶Классификация по температуре плавления

Основной признак деления припоев — температура плавления.

• Особолегкоплавкие (до 145 °C) — на основе висмута, олова, индия, кадмия. Применяются там, где нельзя нагревать детали, например в ступенчатой пайке.
• Легкоплавкие (145–450 °C) — оловянно-свинцовые, оловянные, оловянно-цинковые. Наиболее массовая группа, используемая в электронике и быту.
• Среднеплавкие (450–1100 °C) — на основе свинца, цинка, алюминия.
• Высокотемпературные (выше 1100 °C) — медные, серебряные, медно-цинковые, золотые, никелевые. Применяются для пайки сталей, тугоплавких металлов, в вакуумной технике.

¶Основные виды припоев

¶Оловянно-свинцовые

Классический и наиболее распространённый тип. Историческое обозначение марок — ПОС (припой оловянно-свинцовый) с указанием содержания олова: ПОС-61, ПОС-40, ПОС-30, ПОС-10. Эвтектический сплав с массовой долей олова около 61 % плавится при 183 °C и имеет минимальный интервал кристаллизации, что удобно для качественного шва. Свинец снижает стоимость и улучшает технологичность, но токсичен.

¶Бессвинцовые

Из-за ограничений на свинец в электронике (директивы об ограничении опасных веществ) распространение получили бессвинцовые припои: оловянно-серебряные, оловянно-медные, оловянно-серебряно-медные. Типичные температуры плавления — 217–227 °C, что выше, чем у оловянно-свинцовых, и требует более стойких флюсов и повышенной температуры паяльника.

¶Специальные

• Алюминиевые — для пайки алюминия и его сплавов, часто с цинком и кремнием.
• Медно-цинковые (латунные) — для пайки меди, латуни, сталей.
• Серебряные — для ответственных соединений, ювелирных работ, электротехники.
• Тугоплавкие — на основе никеля, кобальта, титана для жаропрочных соединений.

¶Формы выпуска

Припой поставляется в виде прутков, проволоки, лент, полос, порошков, паст и трубок с флюсом внутри (так называемая трубчатая проволока). Для электроники удобны тонкие проволоки диаметром от 0,3 до 2 мм. Порошковые и пастообразные составы применяются в автоматизированных линиях, в том числе при монтаже поверхностных компонентов.

¶Применение

Основные области:

В электронике преобладают низкотемпературные припои, в сантехнике — составы, стойкие к давлению и коррозии, в ювелирном деле — благородные металлы с высокими декоративными свойствами.

¶Характеристики и маркировка

В России марки припоев регламентируются государственными стандартами. Обозначение включает основу и содержание легирующих элементов. Например, ПОС-61 означает оловянно-свинцовый припой с 61 % олова. Для бессвинцовых составов применяются обозначения типа ПОС-91 (оловянно-серебряный), ПОИн (оловянно-индиевый), ПОЦ (оловянно-цинковый). Международная маркировка часто указывает состав в процентах: Sn63Pb37, Sn96,5Ag3Cu0,5.

Ключевые параметры: температура солидуса и ликвидуса, интервал кристаллизации, плотность, удельное электрическое сопротивление, предел прочности на растяжение, склонность к образованию трещин и окисных плёнок.

¶Безопасность

Свинец, входящий в состав многих припоев, токсичен: его пары и пыль вредны при вдыхании и попадании в организм. При пайке рекомендуется использовать местную вентиляцию, мыть руки после работы, не принимать пищу на рабочем месте. Кадмийсодержащие припои ещё более опасны и применяются ограниченно. Бессвинцовые составы снижают риск свинцового отравления, но требуют более высоких температур и активных флюсов.

¶Современные тенденции

Развитие электроники стимулирует переход на бессвинцовые технологии, повышение надёжности швов при миниатюризации компонентов, создание припоев с улучшенными тепловыми и механическими свойствами. Растёт применение паст для автоматизированного монтажа, а также составов для низкотемпературной пайки, снижающих термическую нагрузку на компоненты.

Источники: ГОСТ 21930-76, ГОСТ 21931-76, справочная литература по пайке, технические регламенты в области электроники.