Koncept bez čištění
⑴Co je nečištění [3]
Nečištění se týká použití nekorozivního tavidla s nízkým obsahem pevných látek při výrobě elektronických sestav, svařování v prostředí inertního plynu a zbytek na desce plošných spojů po svařování je extrémně malý, nekorozivní a má extrémně vysoký povrchový izolační odpor (SIR). Za normálních okolností není pro splnění standardu iontové čistoty vyžadováno žádné čištění (americký vojenský standard MIL-P-228809 úroveň iontové kontaminace se dělí na: Úroveň 1 ≤ 1,5 ugNaCl/cm2 žádné znečištění; Úroveň 2 ≤ 1,5~5,0 ug NACl/cm2 vysoká kvalita úroveň 3 ≤ 5,0~10,0 ugNaCl/cm2 splňuje požadavky úroveň 4 > 10,0 ugNaCl/cm2 není čistá) a může přímo vstoupit do dalšího procesu. Je třeba zdůraznit, že „bez čištění“ a „bez čištění“ jsou dva naprosto odlišné pojmy. Takzvané "žádné čištění" se vztahuje k použití tradičního kalafunovýho tavidla (RMA) nebo tavidla organických kyselin při výrobě elektronických sestav. Přestože po svařování jsou na povrchu desky určité zbytky, požadavky na kvalitu určitých výrobků lze splnit bez čištění. Například elektronika pro domácnost, profesionální audio-vizuální technika, nízkonákladová kancelářská technika a další produkty se při výrobě obvykle „nečistí“, ale rozhodně nejsou „bez čištění“.
⑵ Výhody bez čištění
① Zlepšení ekonomických výhod: Po dosažení žádného čištění je nejpřímější výhodou to, že není třeba provádět úklidové práce, takže lze ušetřit velké množství úklidové práce, vybavení, místa, materiálů (voda, rozpouštědla) a energie. Zároveň se díky zkrácení toku procesu ušetří pracovní doba a zlepší se efektivita výroby.
② Zlepšit kvalitu produktu: Vzhledem k implementaci technologie bez čištění je nutné přísně kontrolovat kvalitu materiálů, jako je korozní výkon tavidla (halogenidy nejsou povoleny), pájitelnost součástí a desek plošných spojů atd. ; v procesu montáže je třeba přijmout některé pokročilé procesní prostředky, jako je stříkání tavidla, svařování pod ochranou inertním plynem atd. Implementace procesu no-clean může zabránit poškození svařovacích součástí způsobených čištěním, takže ne- clean je mimořádně prospěšný pro zlepšení kvality produktu.
③ Prospěšné pro ochranu životního prostředí: Po přijetí no-clean technologie lze ukončit používání látek poškozujících ozonovou vrstvu a výrazně se sníží používání těkavých organických sloučenin (VOC), což má pozitivní vliv na ochranu ozonové vrstvy.
Materiálové požadavky
⑴ Nečisté tavidlo
Aby povrch desky plošných spojů po svařování dosáhl specifikované úrovně kvality bez čištění, je klíčový výběr tavidla. Obvykle jsou na tavidlo bez čištění kladeny následující požadavky:
① Nízký obsah pevných látek: méně než 2 %
Tradiční tavidla mají vysoký obsah sušiny (20-40 %), střední obsah sušiny (10-15 %) a nízký obsah sušiny (5-10 %). Po svaření těmito tavidly má povrch desky plošných spojů více či méně zbytků, přičemž obsah sušiny v tavivu no-clean musí být menší než 2 % a nemůže obsahovat kalafunu, takže na desce v podstatě nejsou žádné zbytky povrch po svařování.
② Nekorozivní: Bez halogenů, povrchový izolační odpor >1,0×1011Ω
Tradiční pájecí tavidlo má vysoký obsah pevných látek, které mohou po svařování „nabalit“ některé škodlivé látky, izolovat je od kontaktu se vzduchem a vytvořit izolační ochrannou vrstvu. Díky extrémně nízkému obsahu pevných látek však nečisté pájecí tavidlo nemůže vytvořit izolační ochrannou vrstvu. Pokud na povrchu desky zůstane malé množství škodlivých součástí, způsobí to vážné nepříznivé následky, jako je koroze a netěsnosti. Proto nečisté pájecí tavidlo nesmí obsahovat halogenové složky.
K testování korozivnosti pájecího tavidla se obvykle používají následující metody:
A. Zkouška koroze měděného zrcátka: Otestujte krátkodobou korozivnost pájecího tavidla (pájecí pasty)
b. Test s chromátem stříbrným test papírem: Testujte obsah halogenidů v pájecím tavidle
C. Test povrchového izolačního odporu: Otestujte povrchový izolační odpor PCB po pájení, abyste zjistili spolehlivost dlouhodobého elektrického výkonu pájecího tavidla (pájecí pasty)
d. Korozní test: Otestujte korozivnost zbytku na povrchu DPS po pájení
E. Vyzkoušejte míru zmenšení rozteče vodičů na povrchu DPS po svařování
③ Pájitelnost: rychlost expanze ≥ 80 %
Pájitelnost a korozivnost jsou dvojice protichůdných ukazatelů. Aby mělo tavidlo určitou schopnost eliminovat oxidy a zachovat určitý stupeň aktivity po celou dobu předehřevu a svařování, musí obsahovat nějakou kyselinu. Nejběžněji používaným v no-clean tavidlech je řada ve vodě nerozpustných kyselin octových a vzorec může také zahrnovat aminy, amoniak a syntetické pryskyřice. Různé vzorce ovlivní jeho aktivitu a spolehlivost. Různé společnosti mají různé požadavky a ukazatele vnitřní kontroly, ale musí splňovat požadavky na vysokou kvalitu svařování a nekorozivní použití.
Aktivita tavidla se obvykle měří hodnotou pH. Hodnota pH tavidla no-clean by měla být kontrolována v rámci technických podmínek specifikovaných produktem (hodnota pH se u každého výrobce mírně liší).
④ Splňujte požadavky na ochranu životního prostředí: netoxický, žádný silný dráždivý zápach, v podstatě žádné znečištění životního prostředí a bezpečný provoz.
⑵ Nečistite desky plošných spojů a součásti
Při implementaci procesu svařování bez čistého čištění jsou klíčovými aspekty, které je třeba kontrolovat, pájitelnost a čistota desky plošných spojů a součástek. Pro zajištění pájitelnosti by jej měl výrobce skladovat v konstantní teplotě a suchém prostředí a přísně kontrolovat jeho použití v rámci efektivní doby skladování, za předpokladu, že dodavatel je povinen zaručit pájitelnost. Aby byla zajištěna čistota, musí být během výrobního procesu přísně kontrolováno prostředí a provozní specifikace, aby se zabránilo lidskému znečištění, jako jsou otisky rukou, stopy potu, mastnota, prach atd.
Nečistý proces svařování
Po přijetí no-clean tavidla, ačkoliv proces svařování zůstává nezměněn, se musí způsob implementace a související parametry procesu přizpůsobit specifickým požadavkům no-clean technologie. Hlavní obsah je následující:
⑴ Flux povlak
Aby se dosáhlo dobrého efektu bez čištění, musí proces nanášení tavidla přísně kontrolovat dva parametry, jmenovitě obsah pevných látek v tavidlu a množství povlaku.
Obvykle existují tři způsoby aplikace tavidla: metoda napěnění, metoda vlnového hřebenu a metoda stříkání. V procesu no-clean nejsou metoda napěnění a metoda vlnového hřebenu z mnoha důvodů vhodné. Nejprve se tavidlo zpěňovací metody a metody vlnového hřebenu umístí do otevřené nádoby. Protože obsah rozpouštědla v no-clean tavidlu je velmi vysoký, je obzvláště snadné těkat, což vede ke zvýšení obsahu pevných látek. Proto je obtížné řídit složení tavidla tak, aby zůstalo nezměněno metodou specifické hmotnosti během výrobního procesu, a velké množství těkání rozpouštědla také způsobuje znečištění a odpad; za druhé, protože obsah pevných látek v nečistém tavidlu je extrémně nízký, nezpůsobuje pěnění; za třetí, množství aplikovaného tavidla nelze během nanášení řídit a povlak je nerovnoměrný a na okraji desky často zůstává nadměrné tavidlo. Tyto dvě metody proto nemohou dosáhnout ideálního efektu no-clean.
Metoda stříkání je nejnovější metodou nanášení tavidla a je nejvhodnější pro nanášení nečistého tavidla. Protože je tavidlo umístěno v utěsněné tlakové nádobě, mlžné tavidlo je rozstřikováno tryskou a naneseno na povrch PCB. Množství postřiku, stupeň rozprašování a šířku postřiku lze nastavit, takže množství aplikovaného tavidla lze přesně ovládat. Vzhledem k tomu, že aplikované tavidlo je tenká vrstva mlhy, je tavidlo na povrchu desky velmi rovnoměrné, což může zajistit, že povrch desky po svařování splňuje požadavky na žádné čištění. Současně, protože je tavidlo zcela utěsněno v nádobě, není třeba uvažovat o těkání rozpouštědla a absorpci vlhkosti v atmosféře. Tímto způsobem může být měrná hmotnost (nebo účinná složka) tavidla zachována nezměněna a není třeba jej před spotřebováním vyměňovat. Ve srovnání s metodou pěnění a metodou hřebenu vlny lze množství tavidla snížit o více než 60 %. Proto je metoda nanášení sprejem preferovaným procesem potahování v procesu bez čištění.
Při použití procesu nanášení stříkáním je třeba poznamenat, že protože tavidlo obsahuje více hořlavých rozpouštědel, páry rozpouštědel emitované během stříkání mají určité riziko výbuchu, takže zařízení musí mít dobré odsávací zařízení a potřebné hasicí zařízení.
⑵ Předehřívání
Po nanesení tavidla vstoupí svařované díly do procesu předehřívání a část rozpouštědla v tavidle se předehřevem odpaří, aby se zvýšila aktivita tavidla. Jaký je nejvhodnější rozsah pro teplotu předehřívání po použití tavidla bez čištění?
Praxe ukázala, že po použití tavidla bez čistého čištění, pokud se pro kontrolu stále používá tradiční předehřívací teplota (90±10 °C), může dojít k nepříznivým následkům. Hlavním důvodem je, že tavidlo no-clean je tavidlo s nízkým obsahem pevných látek, bezhalogenové tavidlo s obecně slabou aktivitou a jeho aktivátor může při nízkých teplotách stěží eliminovat oxidy kovů. Jak se teplota předehřevu zvyšuje, tavidlo se postupně začíná aktivovat, a když teplota dosáhne 100 °C, účinná látka se uvolňuje a rychle reaguje s oxidem kovu. Kromě toho je obsah rozpouštědla v no-clean tavidle poměrně vysoký (asi 97 %). Pokud je teplota předehřívání nedostatečná, rozpouštědlo nemůže být zcela odpařeno. Když svařenec vstoupí do cínové lázně, dojde v důsledku rychlého odpařování rozpouštědla k rozstřikování roztavené pájky a tvorbě kuliček pájky nebo k poklesu skutečné teploty svařovacího bodu, což má za následek špatné pájené spoje. Proto je řízení teploty předehřívání v procesu bez čištění dalším důležitým článkem. Obvykle se vyžaduje, aby byla řízena na horní hranici tradičních požadavků (100 ℃) nebo vyšší (podle naváděcí teplotní křivky dodavatele) a měla by existovat dostatečná doba předehřívání, aby se rozpouštědlo zcela odpařilo.
⑶ Svařování
Vzhledem k přísným omezením na obsah pevných látek a korozivnost tavidla je jeho pájecí výkon nevyhnutelně omezen. Pro dosažení dobré kvality svařování musí být předloženy nové požadavky na svařovací zařízení – musí mít funkci ochrany inertního plynu. Kromě výše uvedených opatření vyžaduje proces no-clean také přísnější kontrolu různých procesních parametrů procesu svařování, zejména teploty svařování, doby svařování, hloubky pocínování DPS a úhlu přenosu DPS. Podle použití různých typů tavidla bez čistého tavení by měly být různé procesní parametry zařízení pro pájení vlnou upraveny tak, aby se dosáhlo uspokojivých výsledků bez čistého svařování.
