Koncept bez čistenia
⑴Čo je nečistenie [3]
Nečistenie sa vzťahuje na použitie nekorozívneho taviva s nízkym obsahom pevných látok pri výrobe elektronických montáží, zváraní v prostredí inertného plynu a zvyšok na doske plošných spojov po zváraní je extrémne malý, nekorozívny a má extrémne vysoký povrchový izolačný odpor (SIR). Za normálnych okolností nie je potrebné žiadne čistenie na splnenie štandardu iónovej čistoty (americký vojenský štandard MIL-P-228809 úroveň kontaminácie iónmi je rozdelená na: Úroveň 1 ≤ 1,5 ugNaCl/cm2 žiadne znečistenie; Úroveň 2 ≤ 1,5 ~ 5,0 ug NACl/cm2 vysoká kvalita Úroveň 3 ≤ 5,0 ~ 10,0 ugNaCl/cm2 spĺňa požiadavky Úroveň 4 > 10,0 ugNaCl/cm2 nie je čistá) a môže priamo vstúpiť do ďalšieho procesu. Je potrebné zdôrazniť, že „bez čistenia“ a „bez čistenia“ sú dva absolútne odlišné pojmy. Takzvané "žiadne čistenie" sa vzťahuje na použitie tradičného kolofónneho toku (RMA) alebo toku organických kyselín pri výrobe elektronických montáží. Aj keď po zváraní sú na povrchu dosky určité zvyšky, kvalitatívne požiadavky určitých produktov je možné splniť bez čistenia. Napríklad elektronika pre domácnosť, profesionálna audio-vizuálna technika, nízkonákladová kancelárska technika a ďalšie produkty sa pri výrobe zvyčajne „nečistia“, ale rozhodne nie sú „bez čistenia“.
⑵ Výhody bez čistenia
① Zlepšite ekonomické výhody: Po dosiahnutí bez čistenia je najpriamejšou výhodou to, že nie je potrebné vykonávať čistiace práce, takže je možné ušetriť veľké množstvo upratovacej práce, vybavenia, miesta, materiálov (voda, rozpúšťadlo) a energie. Zároveň sa vďaka skráteniu toku procesu ušetrí pracovný čas a zlepší sa efektivita výroby.
② Zlepšiť kvalitu produktu: Vzhľadom na implementáciu technológie bez čistenia je potrebné prísne kontrolovať kvalitu materiálov, ako je korózia taviva (halogenidy nie sú povolené), spájkovateľnosť komponentov a dosiek plošných spojov atď. ; v procese montáže je potrebné prijať niektoré pokročilé procesné prostriedky, ako je striekanie taviva, zváranie pod ochranou inertným plynom atď. Implementácia procesu no-clean môže zabrániť poškodeniu zváracích komponentov spôsobených čistiacim namáhaním, takže nie clean je mimoriadne prospešný pre zlepšenie kvality produktu.
③ Priaznivé pre ochranu životného prostredia: Po prijatí technológie no-clean je možné zastaviť používanie látok ODS a výrazne sa zníži používanie prchavých organických zlúčenín (VOC), čo má pozitívny vplyv na ochranu ozónovej vrstvy.
Materiálové požiadavky
⑴ Nečistý tok
Aby povrch dosky plošných spojov po zváraní dosiahol špecifikovanú úroveň kvality bez čistenia, výber taviva je kľúčom. Zvyčajne sa na tok bez čistenia kladú tieto požiadavky:
① Nízky obsah pevných látok: menej ako 2 %
Tradičné tavivá majú vysoký obsah sušiny (20-40 %), stredný obsah sušiny (10-15 %) a nízky obsah sušiny (5-10 %). Po zváraní týmito tavivami má povrch dosky plošných spojov viac-menej zvyškov, pričom obsah pevných látok v nečistom tavive musí byť nižší ako 2% a nemôže obsahovať kolofóniu, takže na doske v podstate nie sú žiadne zvyšky povrch po zváraní.
② Nekorozívne: Bezhalogénový, povrchový izolačný odpor > 1,0 × 1011Ω
Tradičné spájkovacie tavidlo má vysoký obsah pevných látok, ktoré po zváraní dokážu „nabaliť“ niektoré škodlivé látky, izolovať ich od kontaktu so vzduchom a vytvoriť izolačnú ochrannú vrstvu. Avšak kvôli extrémne nízkemu obsahu pevných látok nemôže nečisté spájkovacie tavidlo vytvoriť izolačnú ochrannú vrstvu. Ak na povrchu dosky zostane malé množstvo škodlivých komponentov, spôsobí to vážne nepriaznivé následky, ako je korózia a netesnosti. Preto nečisté spájkovacie tavidlo nesmie obsahovať halogénové zložky.
Na testovanie korozívnosti spájkovacieho taviva sa zvyčajne používajú tieto metódy:
a. Test korózie medeného zrkadla: Otestujte krátkodobú korozívnosť spájkovacieho taviva (spájkovacej pasty)
b. Skúška chrómanu strieborného na testovacom papieri: Otestujte obsah halogenidov v spájkovacom toku
c. Test povrchového izolačného odporu: Otestujte povrchový izolačný odpor PCB po spájkovaní, aby ste určili spoľahlivosť dlhodobého elektrického výkonu spájkovacieho toku (spájkovacej pasty)
d. Korózna skúška: Otestujte korozívnosť zvyšku na povrchu DPS po spájkovaní
e. Otestujte mieru zmenšenia rozstupu vodičov na povrchu DPS po zváraní
③ Spájkovateľnosť: rýchlosť expanzie ≥ 80 %
Spájkovateľnosť a korozívnosť sú dvojica protichodných ukazovateľov. Aby tavivo malo určitú schopnosť eliminovať oxidy a zachovať určitý stupeň aktivity počas celého procesu predhrievania a zvárania, musí obsahovať určitú kyselinu. Najbežnejšie používaným tavidlom bez čistenia je séria kyseliny octovej nerozpustnej vo vode a vzorec môže tiež zahŕňať amíny, amoniak a syntetické živice. Rôzne vzorce ovplyvnia jeho aktivitu a spoľahlivosť. Rôzne spoločnosti majú rôzne požiadavky a ukazovatele vnútornej kontroly, ale musia spĺňať požiadavky vysokej kvality zvárania a nekorozívneho použitia.
Aktivita taviva sa zvyčajne meria hodnotou pH. Hodnota pH no-clean tavidla by mala byť kontrolovaná v rámci technických podmienok špecifikovaných produktom (hodnota pH každého výrobcu je mierne odlišná).
④ Spĺňajte požiadavky na ochranu životného prostredia: netoxický, žiadny silný dráždivý zápach, v podstate žiadne znečistenie životného prostredia a bezpečná prevádzka.
⑵ Nečistite dosky plošných spojov a komponenty
Pri implementácii procesu no-clean zvárania sú kľúčovými aspektmi, ktoré je potrebné kontrolovať, spájkovateľnosť a čistota dosky plošných spojov a komponentov. Aby sa zabezpečila spájkovateľnosť, výrobca by ho mal skladovať v konštantnej teplote a suchom prostredí a prísne kontrolovať jeho použitie v rámci efektívnej doby skladovania za predpokladu, že dodávateľ je povinný zaručiť spájkovateľnosť. Aby sa zabezpečila čistota, prostredie a prevádzkové špecifikácie musia byť počas výrobného procesu prísne kontrolované, aby sa zabránilo znečisteniu ľuďmi, ako sú odtlačky rúk, stopy potu, mastnota, prach atď.
Nečistý proces zvárania
Po prijatí no-clean taviva, aj keď proces zvárania zostáva nezmenený, spôsob implementácie a súvisiace parametre procesu sa musia prispôsobiť špecifickým požiadavkám no-clean technológie. Hlavný obsah je nasledovný:
⑴ Povlak taviva
Aby sa dosiahol dobrý no-clean efekt, proces nanášania tavidla musí prísne kontrolovať dva parametre, a to obsah pevných látok v tavive a množstvo náteru.
Zvyčajne existujú tri spôsoby aplikácie taviva: metóda peny, metóda hrebeňa vĺn a metóda striekania. V procese no-clean nie sú metóda napenenia a metóda hrebeňa vĺn z mnohých dôvodov vhodná. Najprv sa do otvorenej nádoby umiestni tok metódy penenia a metódy hrebeňa vĺn. Pretože obsah rozpúšťadla v no-clean tavive je veľmi vysoký, je obzvlášť ľahké ho prchať, čo vedie k zvýšeniu obsahu pevných látok. Preto je ťažké kontrolovať zloženie taviva tak, aby zostalo nezmenené metódou špecifickej hmotnosti počas výrobného procesu, a veľké množstvo prchavosti rozpúšťadla tiež spôsobuje znečistenie a odpad; po druhé, pretože obsah pevných látok v nečistom toku je extrémne nízky, neprispieva k peneniu; po tretie, množstvo aplikovaného taviva nemožno kontrolovať počas nanášania povlaku a povlak je nerovnomerný a na okraji dosky často zostáva nadmerné tavivo. Preto tieto dve metódy nemôžu dosiahnuť ideálny no-clean efekt.
Striekacia metóda je najnovšia metóda nanášania taviva a je najvhodnejšia na nanášanie nečistého taviva. Pretože je tavidlo umiestnené v utesnenej tlakovej nádobe, hmlové tavidlo sa rozprašuje cez trysku a nanáša sa na povrch PCB. Množstvo postreku, stupeň rozprašovania a šírku postreku postrekovača je možné nastaviť tak, aby bolo možné presne kontrolovať množstvo aplikovaného taviva. Pretože aplikované tavidlo je tenká vrstva hmly, tavivo na povrchu dosky je veľmi rovnomerné, čo môže zabezpečiť, že povrch dosky po zváraní spĺňa požiadavky bez čistenia. Súčasne, keďže je tavidlo úplne utesnené v nádobe, nie je potrebné brať do úvahy prchavosť rozpúšťadla a absorpciu vlhkosti v atmosfére. Týmto spôsobom môže byť špecifická hmotnosť (alebo účinná zložka) taviva zachovaná nezmenená a nie je potrebné ho pred spotrebovaním vymieňať. V porovnaní s metódou penenia a metódou hrebeňa vĺn je možné množstvo toku znížiť o viac ako 60 %. Preto je metóda nanášania sprejom preferovaným procesom nanášania v procese bez čistenia.
Pri použití procesu nanášania striekaním je potrebné poznamenať, že keďže tavidlo obsahuje horľavejšie rozpúšťadlá, výpary rozpúšťadla emitované počas striekania majú určité riziko výbuchu, takže zariadenie musí mať dobré odsávacie zariadenia a potrebné hasiace zariadenie.
⑵ Predhrievanie
Po nanesení taviva vstupujú zvárané diely do procesu predhrievania a časť rozpúšťadla v tavive sa predhrievaním odparí, aby sa zvýšila aktivita taviva. Aký je najvhodnejší rozsah pre teplotu predohrevu po použití tavidla bez čistenia?
Prax dokázala, že ak sa po použití taviva bez čistého použitia na kontrolu stále používa tradičná teplota predohrevu (90±10 °C), môžu sa vyskytnúť nepriaznivé následky. Hlavným dôvodom je, že tavidlo no-clean má nízky obsah pevných látok, bezhalogénové tavidlo so všeobecne slabou aktivitou a jeho aktivátor môže len ťažko eliminovať oxidy kovov pri nízkych teplotách. Pri zvyšovaní teploty predhrievania sa tavivo postupne začína aktivovať a keď teplota dosiahne 100 °C, účinná látka sa uvoľní a rýchlo reaguje s oxidom kovu. Okrem toho je obsah rozpúšťadla v nečistom toku pomerne vysoký (asi 97 %). Ak je teplota predhrievania nedostatočná, rozpúšťadlo sa nemôže úplne vypariť. Keď zvarenec vstúpi do cínového kúpeľa, v dôsledku rýchleho odparovania rozpúšťadla sa roztavená spájka rozstrekuje a vytvára guľôčky spájky alebo skutočná teplota zvarového bodu klesne, čo má za následok zlé spájkované spoje. Preto je ďalším dôležitým článkom kontrola teploty predhrievania v procese bez čistenia. Zvyčajne sa vyžaduje, aby bola regulovaná na hornej hranici tradičných požiadaviek (100 °C) alebo vyššej (podľa navádzacej teplotnej krivky dodávateľa) a mala by existovať dostatočná doba predhrievania, aby sa rozpúšťadlo úplne odparilo.
⑶ Zváranie
Kvôli prísnym obmedzeniam na obsah pevných látok a korozívnosť taviva je jeho spájkovací výkon nevyhnutne obmedzený. Na dosiahnutie dobrej kvality zvárania musia byť predložené nové požiadavky na zváracie zariadenie – musí mať funkciu ochrany inertného plynu. Okrem prijatia vyššie uvedených opatrení si proces no-clean vyžaduje aj prísnejšiu kontrolu rôznych procesných parametrov procesu zvárania, najmä vrátane teploty zvárania, času zvárania, hĺbky pocínovania DPS a uhla prenosu DPS. Podľa použitia rôznych typov taviva bez čistého tavenia by sa mali rôzne procesné parametre zariadenia na spájkovanie vlnou upraviť tak, aby sa dosiahli uspokojivé výsledky zvárania bez čistého zvárania.
