Концепция отсутствия очистки
⑴Что такое отсутствие очистки [3]
Отсутствие очистки означает использование некоррозионного флюса с низким содержанием твердых частиц при производстве электронных сборок, сварке в среде инертного газа, а остатки на печатной плате после сварки чрезвычайно малы, не вызывают коррозии и имеют чрезвычайно высокое сопротивление поверхностной изоляции (SIR). При нормальных обстоятельствах очистка не требуется для соответствия стандарту ионной чистоты (уровень ионного загрязнения военного стандарта США MIL-P-228809 подразделяется на: уровень 1 ≤ 1,5 мкгNaCl/см2, загрязнение отсутствует; уровень 2 ≤ 1,5–5,0 мкгNACl/см2 высокое качество; уровень 3 ≤ 5,0–10,0 мкгNaCl/см2 соответствует требованиям; уровень 4 > 10,0 мкгNaCl/см2 не является чистым) и может напрямую входить в следующий процесс. Следует отметить, что «без уборки» и «без уборки» — это два совершенно разных понятия. Так называемый «без очистки» относится к использованию традиционного канифольного флюса (RMA) или флюса на основе органических кислот в производстве электронных сборок. Несмотря на то, что после сварки на поверхности плиты остаются определенные остатки, требования к качеству некоторых продуктов могут быть соблюдены без очистки. Например, бытовая электроника, профессиональное аудиовизуальное оборудование, недорогое офисное оборудование и другие продукты обычно «не подвергаются очистке» во время производства, но они определенно не являются «чистыми».
⑵ Преимущества отсутствия очистки
① Повышение экономической выгоды: после отсутствия очистки наиболее прямой выгодой является то, что нет необходимости выполнять работы по уборке, что позволяет сэкономить большое количество труда по уборке, оборудования, места, материалов (воды, растворителей) и энергии. При этом за счет сокращения технологического процесса экономится рабочее время и повышается эффективность производства.
② Улучшение качества продукции. В связи с внедрением технологии, не требующей очистки, необходимо строго контролировать качество материалов, таких как коррозионная стойкость флюса (галогениды не допускаются), паяемость компонентов и печатных плат и т. д. ; В процессе сборки необходимо использовать некоторые передовые технологические средства, такие как распыление флюса, сварка под защитой инертного газа и т. д. Внедрение процесса без очистки может избежать повреждения сварочных компонентов в результате чистки, поэтому нет необходимости Чистота чрезвычайно полезна для улучшения качества продукции.
③ Выгода для защиты окружающей среды: после принятия безочистной технологии можно прекратить использование ОРВ, а использование летучих органических соединений (ЛОС) значительно сократить, что положительно влияет на защиту озонового слоя.
Требования к материалам
⑴ Не требующий очистки флюс
Чтобы поверхность печатной платы после сварки достигла заданного уровня качества без очистки, ключевым моментом является выбор флюса. Обычно к безотмывочному флюсу предъявляются следующие требования:
① Низкое содержание твердых веществ: менее 2%
Традиционные флюсы имеют высокое содержание твердых веществ (20-40%), среднее содержание твердых веществ (10-15%) и низкое содержание твердых веществ (5-10%). После сварки этими флюсами на поверхности печатной платы остается больше или меньше остатков, в то время как содержание твердых веществ в не требующем очистки флюсе должно быть менее 2%, и он не может содержать канифоль, поэтому на плате практически нет остатков. поверхность после сварки.
② Некоррозионный: не содержит галогенов, сопротивление поверхностной изоляции> 1,0×1011 Ом.
Традиционный паяльный флюс имеет высокое содержание твердых веществ, которые способны «окутывать» некоторые вредные вещества после сварки, изолировать их от контакта с воздухом и образовывать изолирующий защитный слой. Однако из-за чрезвычайно низкого содержания твердых веществ не требующий очистки паяльный флюс не может образовывать изолирующий защитный слой. Если небольшое количество вредных компонентов останется на поверхности платы, это приведет к серьезным неблагоприятным последствиям, таким как коррозия и утечка. Поэтому не подлежащий очистке паяльный флюс не должен содержать галогенные компоненты.
Для проверки коррозионной активности паяльного флюса обычно используются следующие методы:
а. Испытание на коррозию медного зеркала: проверка кратковременной коррозионной активности паяльного флюса (паяльной пасты)
б. Тестовая бумага на хромат серебра: проверьте содержание галогенидов во флюсе для пайки.
в. Испытание на сопротивление поверхностной изоляции: проверьте сопротивление поверхностной изоляции печатной платы после пайки, чтобы определить надежность долгосрочных электрических характеристик паяльного флюса (паяльной пасты).
д. Испытание на коррозию: проверьте коррозионную активность остатков на поверхности печатной платы после пайки.
е. Проверьте степень уменьшения расстояния между проводниками на поверхности печатной платы после сварки.
③ Паяемость: степень расширения ≥ 80%
Паяемость и коррозионная активность — пара противоречивых показателей. Чтобы флюс обладал определенной способностью удалять оксиды и сохранять определенную степень активности на протяжении всего процесса предварительного нагрева и сварки, он должен содержать некоторое количество кислоты. Чаще всего в составе не требующих очистки флюсов используются нерастворимые в воде уксуснокислые флюсы, а их формула может также включать амины, аммиак и синтетические смолы. Различные формулы будут влиять на его активность и надежность. У разных компаний разные требования и показатели внутреннего контроля, но они должны соответствовать требованиям высокого качества сварки и некоррозионного применения.
Активность флюса обычно измеряют по значению pH. Значение pH безотмывочного флюса должно контролироваться в пределах технических условий, указанных на продукте (значение pH у каждого производителя немного отличается).
④Соответствует требованиям защиты окружающей среды: нетоксичен, не имеет сильного раздражающего запаха, практически не загрязняет окружающую среду и безопасен в эксплуатации.
⑵Печатные платы и компоненты не требуют очистки.
При реализации процесса сварки без очистки ключевыми аспектами, которые необходимо контролировать, являются паяемость и чистота печатной платы и компонентов. Для обеспечения паяемости производитель должен хранить его при постоянной температуре и в сухой среде и строго контролировать его использование в течение эффективного срока хранения, при условии, что поставщик обязан гарантировать паяемость. Чтобы обеспечить чистоту, во время производственного процесса необходимо строго контролировать окружающую среду и эксплуатационные характеристики, чтобы избежать загрязнения окружающей среды, такого как следы рук, следы пота, жир, пыль и т. д.
Не требующий очистки процесс сварки
После применения флюса без очистки, хотя процесс сварки остается неизменным, метод реализации и соответствующие параметры процесса должны адаптироваться к конкретным требованиям технологии без очистки. Основное содержание следующее:
⑴ Флюсовое покрытие
Чтобы получить хороший эффект отсутствия очистки, процесс нанесения флюсового покрытия должен строго контролировать два параметра, а именно содержание твердых частиц во флюсе и количество покрытия.
Обычно существует три способа нанесения флюса: метод вспенивания, метод гребня волны и метод распыления. В процессе без очистки метод вспенивания и метод гребня волны не подходят по многим причинам. Сначала флюс методом вспенивания и методом гребня волны помещают в открытую емкость. Поскольку содержание растворителя в не требующем очистки флюсе очень велико, он особенно легко улетучивается, что приводит к увеличению содержания твердых веществ. Поэтому трудно контролировать, чтобы состав флюса оставался неизменным с помощью метода удельного веса во время производственного процесса, а большое количество улетучивания растворителя также приводит к загрязнению и образованию отходов; во-вторых, поскольку содержание твердых частиц в не требующем очистки флюсе чрезвычайно низкое, оно не способствует пенообразованию; в-третьих, количество наносимого флюса невозможно контролировать во время нанесения покрытия, покрытие получается неровным, и на краю платы часто остается избыток флюса. Таким образом, эти два метода не могут достичь идеального эффекта без очистки.
Метод распыления является новейшим методом нанесения флюса и наиболее подходит для нанесения флюса, не требующего очистки. Поскольку флюс помещается в герметичный контейнер под давлением, туманный флюс распыляется через сопло и наносится на поверхность печатной платы. Количество распыляемого материала, степень распыления и ширину распыления распылителя можно регулировать, что позволяет точно контролировать количество наносимого флюса. Поскольку наносимый флюс представляет собой тонкий слой тумана, флюс на поверхности платы является очень однородным, что может гарантировать, что поверхность платы после сварки соответствует требованиям, не требующим очистки. При этом, поскольку флюс полностью герметичен в таре, нет необходимости учитывать улетучивание растворителя и поглощение влаги из атмосферы. Таким образом, удельный вес (или эффективный ингредиент) флюса может оставаться неизменным, и его не нужно заменять до того, как он израсходуется. По сравнению с методом вспенивания и методом гребня волны количество флюса можно уменьшить более чем на 60%. Таким образом, метод нанесения покрытия распылением является предпочтительным процессом нанесения покрытия в процессе, не требующем очистки.
При использовании процесса нанесения покрытия распылением следует учитывать, что, поскольку флюс содержит больше горючих растворителей, пары растворителя, выделяющиеся при распылении, имеют определенный риск взрыва, поэтому оборудование должно иметь хорошие вытяжные устройства и необходимое оборудование для пожаротушения.
⑵ Предварительный нагрев
После нанесения флюса свариваемые детали подвергаются процессу предварительного нагрева, а часть растворителя во флюсе улетучивается при предварительном нагреве для повышения активности флюса. Какой диапазон температуры предварительного нагрева является наиболее подходящим после использования не требующего очистки флюса?
Практика показала, что после использования флюса без очистки, если для контроля все еще используется традиционная температура предварительного нагрева (90±10℃), могут возникнуть неблагоприятные последствия. Основная причина заключается в том, что не требующий очистки флюс представляет собой безгалогенный флюс с низким содержанием твердых частиц и, как правило, слабой активностью, а его активатор с трудом удаляет оксиды металлов при низких температурах. По мере увеличения температуры предварительного нагрева флюс постепенно начинает активироваться, а когда температура достигает 100℃, активное вещество высвобождается и быстро реагирует с оксидом металла. Кроме того, содержание растворителя в безотмывочном флюсе достаточно велико (около 97%). Если температура предварительного нагрева недостаточна, растворитель не может полностью улетучиться. Когда сварная деталь попадает в оловянную ванну, из-за быстрого испарения растворителя расплавленный припой разбрызгивается и образует шарики припоя, или фактическая температура точки сварки падает, что приводит к ухудшению паяных соединений. Поэтому контроль температуры предварительного нагрева в процессе без очистки является еще одним важным звеном. Обычно требуется контролировать верхний предел традиционных требований (100 ℃) или выше (в соответствии с температурной кривой, указанной поставщиком), а время предварительного нагрева должно быть достаточным для полного испарения растворителя.
⑶ Сварка
Из-за строгих ограничений на содержание твердых веществ и коррозионную активность флюса его паяльные характеристики неизбежно ограничиваются. Для получения хорошего качества сварки к сварочному оборудованию должны быть предъявлены новые требования - оно должно иметь функцию защиты инертным газом. Помимо принятия вышеуказанных мер, процесс без очистки также требует более строгого контроля различных технологических параметров процесса сварки, в основном включая температуру сварки, время сварки, глубину лужения печатной платы и угол передачи печатной платы. В зависимости от использования различных типов флюсов без очистки необходимо корректировать различные параметры процесса оборудования для пайки волной, чтобы получить удовлетворительные результаты сварки без очистки.
