Juotospastat ja niiden eroavaisuudet

Sisältö

• Mitä juotospasta on?
• Pastan koostumus
• Mihin ja miten niitä käytetään?
• Pastojen tyypit
• Tinapallojen koon vaikutus
• Seokset
• Juoksutteet
• Säilyvyys

Mitä juotospasta on?

Päällepäin juotospasta (eng. solder paste) voi näyttää epämääräiseltä harmaalta metallinhohtoiselta mömmöltä, joka ei varmastikaan ole kovinkaan puoleensa vetävää.

Juotospastat ovat kuitenkin erittäin pitkälle suunniteltuja ja jalostettuja juotosmateriaaleja, joiden valmistuksessa kiinnitetään huomiota lukemattomiin eri asioihin sekä teknisiin ominaisuuksiin.

Juotospastasta käytetään myös seuraavia nimityksiä:

• Juotostahna
• Tinapasta
• Tinatahna

Pastan koostumus

Pastat koostuvat pienen pienistä tinapalloista, joiden halkaisijat ovat tarkkaan määriteltyjä sekä erittäin tarkkaan nimenomaan tinapastalle suunnitellusta juoksutteesta.

Mihin ja miten juotospastoja käytetään?

Juotospastoja käytetään todella laajalti kaikenlaisissa sovelluksissa, joihin liittyy pintaliitoskomponentteja. Pastan etuna on se, että sitä pystytään annostelemaan todella tarkasti todella pienillekin juotosalueille.

Elektroniikan tuotantolinjoilla tinapasta annostellaan piirilevylle normaalisti joko stensiilillä(sapluuna, eng. stencil) manuaalisesti tai automaattisesti, tai esimerkiksi stensiilittömällä annostelukoneella (jet dispensing). Pienemmän volyymin tarpeissa annostelu hoituu näppärästi esimerkiksi käsikäyttöisellä ruiskulla tai paine-ilma toimisella ruiskuannostelijalla.

Pastan annostelun jälkeen komponentit asetetaan paikoilleen pastan päälle. Tuotantolinjoilla tämä hoituu automaattisella SMD-ladontakoneella.

Kun pasta ja komponentit ovat paikoillaan, juotosliitosten tekeminen tapahtuu yksinkertaisesti lämmittämällä pasta yli sulamispisteen. Tällöin juotospastassa olevat pienet kiinteät tinapallot muuttuvat nestemäisiksi ja yhdistyvät, sekä tarraavat kiinni juotettaviin pintoihin. Tuotantolinjoilla tämä hoituu reflow-uuneilla, mutta korjaustöissä, R&D-hommissa ja harrastelussa kuumailma-asema on erittäin käytännöllinen työkalu.

Vaikka edellisessä kappaleessa mainittiin, että juotosliitosten tekeminen tapahtuu yksinkertaisesti lämmittämällä, on se kuitenkin erittäin monimutkainen ja tarkka prosessi, jonka hienosäätöön tuotantolaitoksista löytyy siihen erikoistuneet ammattilaiset.

Pastojen tyypit

Juotospastat jaotellaan IPC:n (ent. Institute of Printed Circuits) standardin J-STD-005A mukaan eri tyyppeihin partikkelikoon (tinapallojen halkaisijan) mukaan seuraavasti:

• Tyyppi 1 = 75-150 mikrometriä
• Tyyppi 2 = 45-75 mikrometriä
• Tyyppi 3 = 25-45 mikrometriä
• Tyyppi 4 = 20-38 mikrometriä
• Tyyppi 5 = 10-25 mikrometriä
• Tyyppi 6 = 5-15 mikrometriä
• Tyyppi 7 = 2-11 mikrometriä
• Tyyppi 8 = 2-8 mikrometriä
  
  

Luokituksen pohjana on, että yli 80% partikkeleista osuu johonkin edellämainituista tyypeistä, ja suuremmat ja pienemmät partikkelit eivät ylitä tiettyjä raja-arvoja.
Yleisimmät tänä päivänä käytössä olevat pastatyypit ovat 3, 4 & 5.

Miten tinapallojen koko vaikuttaa pastaan?

Huomattavin ero eri pastatyypeillä on se, että kuinka pienistä stensiilin avauksista ne pystytään painamaan piirilevylle onnistuneesti.

Elektroniikka kehittyy todella kovaa tahtia ja komponentit pienenevät jatkuvasti. Tämä johtaa siihen, että piirilevyllä olevat juotospädit pienenevät, ja näin ollen myös stensiileihin tehtävät avaukset pienenevät.

Pienemmän partikkelikoon pastat siis siirtyvät helpommin piirilevylle pienemmistä avauksista.

Pienellä partikkelikoolla on myös toki negatiiviset puolensa...

Mitä pienempiä pastassa olevat tinapallot ovat, sitä suurempi niiden kokonaispinta-ala on, eli suurempi juotteen pinta-ala on kosketuksissa juoksutteeseen. Tämä johtaa siihen, että juotteen ja juoksutteen välillä tapahtuva reaktio on nopeampi, ja se myös aiheuttaa haasteita pastan säilyvyyden suhteen.

Seokset

Juotospastoja, aivan kuten tinalankoja, on saatavilla todella monilla erilaisilla seoksilla, niin lyijyllisinä kuin lyijyttöminäkin. Yleisimmät tällä hetkellä käytössä olevat pastat ovat tinan, hopean ja kuparin seoksia (SAC).

Juoksutteet

Pastoja on saatavilla lukemattomilla erilaisilla juoksutteilla, mutta ne jaotellaan yleisesti pestäviin ja No-Clean luokkiin.

Pestävien juoksutteiden jäämät ovat helppo pestä pois juotosprosessin jälkeen, jolloin piirikorteista saadaan pienellä vaivalla täysin puhtaita.

No-Clean juoksutteiden jäämät on suunniteltu sellaisiksi, että niiden jäämät voidaan turvallisesti jättää piirikortille juotosprosessin jälkeen. Ne eivät siis vaikuta sähköisiin ominaisuuksiin millään tavalla.
Monesti kuitenkin myös No-Clean juoksutteiden jäämät pestään pois koska ne saattavat vaikuttaa negatiivisesti esimerkiksi piirilevyn suojalakkojen ja muiden suojamateriaalien kiinnittymiseen.

Juotospastojen säilytys

Valtaosa juotospastoista vaatii jääkaappisäilytyksen, ja säilyvyysajat ovat yleensä muutamasta kuukaudesta vuoteen. Markkinoilla kuitenkin on myös huoneenlämmössä säilyviä juotospastoja, ja ne tuovat huomattavia etuja logistiikan, varastoinnin ja käytettävyyden suhteen.

Asianmukaiseen säilytykseen tulee kiinnittää erityistä huomiota, koska sillä on erittäin suuri merkitys juotospastan käyttöiän sekä toimivuuden kannalta.

Perehdy siis käytettävän pastan teknisiin tietoihin huolella.

KATSO TUOTTEET