Флюс — это вспомогательный технологический материал, используемый в процессах пайки (soldering) для обеспечения образования качественного паяного соединения (solder joint). Его основная функция заключается в химической и физической активации соединяемых металлических поверхностей (обычно меди или её покрытий) для их успешного смачивания (wetting) расплавленным припоем (solder). Принципы классификации, требований и испытаний флюсов подробно изложены в международных стандартах IPC J-STD-004 и их российском аналоге ГОСТ Р 59681-2021.
Механизм действия и функции
При нагреве в процессе пайки флюс выполняет три основные функции:
-
Удаление оксидов (oxide removal). Органические кислоты или активаторы (activators), входящие в состав флюса, химически взаимодействуют с оксидными плёнками (например, CuO, Cu₂O) на поверхности металла, восстанавливая чистый металл.
-
Защита от окисления (oxidation protection). Образующаяся на поверхности расплава плёнка флюса временно изолирует зону пайки от атмосферного кислорода, предотвращая повторное окисление во время высокотемпературной стадии процесса.
-
Снижение поверхностного натяжения (surface tension reduction). Флюс уменьшает межфазное натяжение на границе расплавленный припой — металлическая поверхность, что облегчает растекание припоя и формирование надёжного контакта.
Классификация, виды и конкретные марки флюсов
Современные флюсы классифицируются по нескольким признакам. Наиболее важной является классификация по химической активности и требованиям к остаткам после пайки:
-
Канифольные флюсы (Rosin Flux, R). На основе натуральной или модифицированной канифоли.
-
Примеры: Флюсы серий Kester 1544 (RMA тип), Chip Quik SMD291 (безотмывочный на основе канифоли).
-
-
Флюсы на водной основе (Water-Soluble Flux, WS). Содержат органические кислоты (например, адипиновую, глутаровую). Обладают высокой активностью, но их остатки гигроскопичны, коррозионно-агрессивны и обязательно требуют смывки (cleaning).
-
Пример: Indium Corporation Aqua-Safe® Series.
-
-
Флюсы, не требующие отмывки (No-Clean Flux, NC). Создают после пайки инертные или слабоактивные остатки, которые, согласно стандарту IPC-610, допустимо не удалять для большинства классов продукции. Это самый распространённый тип в современной SMT-сборке. Они могут быть на основе натуральной смолы, синтетических смол или полимеров.
-
Примеры: Kester 959T (реактивный канифольный), Indium Corporation InduFlow® NC (синтетический), паяльные пасты с флюсами типа NC-SMQ92 от производителей паст.
-
-
Галогенсодержащие (halogen-containing) и безгалогенные (halogen-free) флюсы. Наличие галогенов (хлора, брома) повышает активность, но их использование ограничено экологическими требованиями (RoHS, REACH) и требованиями к надёжности в высоковольтных схемах. Большинство современных флюсов для гражданской продукции — безгалогенные («бесгалогенные» в некоторых даташитах).
-
Пример безгалогенного флюса: AIM Solder NC-259.
-
-
Флюсы для специальных применений. Например, флюс для пайки алюминия (aluminum soldering flux) на основе фтористых солей (например, марка Harris Stay-Clean®) или активные кислотные флюсы (acid flux) для монтажа тяжеловесных деталей (механических заземлений, теплоотводов), которые требуют тщательной отмывки.
Применение и контроль в контрактном производстве
В контрактном производстве флюс является неотъемлемой частью нескольких технологических процессов:
-
Паяльная паста (solder paste). Представляет собой суспензию шариков припоя в пастообразном флюсе, наносимую через трафарет. Производители паст, такие как Alpha Assembly Solutions, Heraeus, Senju Metal Industry, выпускают линейки паст с различными типами флюсов (NC, WS).
-
Волновая пайка (wave soldering). Жидкий флюс (например, Kester 2331-ZX) наносится на нижнюю сторону платы перед её контактом с волной припоя.
-
Ручная пайка и ремонт (hand soldering, rework). Используется жидкий флюс (в шприцах или флаконах-капельницах, например, Amtech NC-559-V2-TF) или флюс-гель.
Контроль качества флюса включает проверку его активности (activity testing), коррозионных свойств, содержания галогенов и соответствия заявленному типу. Остатки флюса после пайки проверяются на коррозионную активность и проводимость в соответствии с методами, описанными в IPC-TM-650. Выбор правильного типа флюса, соответствующего классу изделия и требованиям к надежности, является важной задачей технологической подготовки производства.
Источники: Стандарты IPC J-STD-004, IPC J-STD-001, ГОСТ Р 59681-2021, технические паспорта (datasheets) и каталоги производителей флюсов и паст: Kester, Indium Corporation, AIM Solder, Alpha Assembly Solutions, Amtech.