Koncept brez čiščenja
⑴Kaj je brez čiščenja [3]
Brez čiščenja se nanaša na uporabo talila z nizko vsebnostjo trdnih snovi, nekorozivnega talila v proizvodnji elektronskih sklopov, varjenje v okolju inertnega plina, ostanek na vezju po varjenju pa je izjemno majhen, nekoroziven in ima izjemno visoka površinska izolacijska upornost (SIR). V normalnih okoliščinah čiščenje ni potrebno za izpolnjevanje standarda ionske čistoče (ameriški vojaški standard MIL-P-228809 je stopnja kontaminacije z ioni razdeljena na: 1. stopnja ≤ 1,5 ugNaCl/cm2 brez onesnaženja; 2. stopnja ≤ 1,5~5,0 ugNACl/cm2 visoka kakovost; Raven 3 ≤ 5,0 ~ 10,0 ugNaCl/cm2 izpolnjuje zahteve; Raven 4 > 10,0 ugNaCl/cm2 ni čista) in lahko neposredno vstopi v naslednji postopek. Treba je poudariti, da sta "brez čiščenja" in "brez čiščenja" dva popolnoma različna pojma. Tako imenovano "brez čiščenja" se nanaša na uporabo tradicionalnega talila kolofonije (RMA) ali talila organske kisline v proizvodnji elektronskih sklopov. Čeprav so na površini plošče po varjenju določeni ostanki, je zahteve glede kakovosti nekaterih izdelkov mogoče izpolniti brez čiščenja. Na primer, gospodinjski elektronski izdelki, profesionalna avdiovizualna oprema, poceni pisarniška oprema in drugi izdelki med proizvodnjo običajno niso "brez čiščenja", vsekakor pa niso "brez čistega".
⑵ Prednosti brez čiščenja
① Izboljšajte ekonomske koristi: Ko dosežete, da ni čiščenja, je najbolj neposredna korist ta, da ni potrebe po izvajanju čistilnih del, zato je mogoče prihraniti veliko količino dela za čiščenje, opreme, mesta, materialov (voda, topilo) in porabe energije. Hkrati se zaradi skrajšanja poteka procesa prihrani delovni čas in izboljša učinkovitost proizvodnje.
② Izboljšajte kakovost izdelka: zaradi izvajanja brez tehnologije čiščenja je treba strogo nadzorovati kakovost materialov, kot je korozijska učinkovitost fluksa (halogenidi niso dovoljeni), spajkanje komponent in tiskanih vezij itd. ; v procesu montaže je treba sprejeti nekaj naprednih procesnih sredstev, kot je razprševanje talila, varjenje pod zaščito inertnega plina itd. Izvedba postopka brez čiščenja se lahko izogne poškodbam zaradi stresa pri čiščenju varilnih komponent, tako da ne- clean je izjemno koristen za izboljšanje kakovosti izdelkov.
③ Koristno za varstvo okolja: Po sprejetju tehnologije brez čistega je mogoče ustaviti uporabo snovi, ki tanjšajo ozonski plašč, uporaba hlapnih organskih spojin (VOC) pa se močno zmanjša, kar pozitivno vpliva na zaščito ozonske plasti.
Materialne zahteve
⑴ Fluks brez čiščenja
Da bi površina PCB plošče po varjenju dosegla določeno raven kakovosti brez čiščenja, je ključna izbira talila. Običajno so za tok brez čiščenja naložene naslednje zahteve:
① Nizka vsebnost trdnih snovi: manj kot 2 %
Tradicionalni tokovi imajo visoko vsebnost trdne snovi (20-40 %), srednjo vsebnost trdne snovi (10-15 %) in nizko vsebnost trdne snovi (5-10 %). Po varjenju s temi talili ima površina plošče PCB več ali manj ostankov, medtem ko mora biti trdna vsebnost talila brez čiščenja manj kot 2 % in ne sme vsebovati kolofonije, tako da na plošči v bistvu ni ostankov. površino po varjenju.
② Nejedko: brez halogenov, površinska izolacijska upornost>1,0×1011Ω
Tradicionalni spajkalni prašek ima visoko vsebnost trdne snovi, ki lahko po varjenju »zavije« nekatere škodljive snovi, jih izolira od stika z zrakom in tvori izolacijsko zaščitno plast. Vendar pa zaradi izjemno nizke vsebnosti trdne snovi spajkalni prašek, ki ni čist, ne more tvoriti izolacijske zaščitne plasti. Če na površini plošče ostane majhna količina škodljivih komponent, bo to povzročilo resne škodljive posledice, kot sta korozija in puščanje. Zato talilo za spajkanje, ki ni čisto, ne sme vsebovati halogenskih komponent.
Za testiranje korozivnosti spajkalnega fluksa se običajno uporabljajo naslednje metode:
a. Preskus korozije bakrenega zrcala: preizkusite kratkotrajno jedkost spajkalnega talila (spajkalne paste)
b. Preskus s srebrovim kromatnim testnim papirjem: Preizkusite vsebnost halogenidov v talilu za spajkanje
c. Preskus površinske izolacijske upornosti: preizkusite površinsko izolacijsko upornost tiskanega vezja po spajkanju, da ugotovite zanesljivost dolgoročne električne učinkovitosti spajkalnega fluksa (pasta za spajkanje)
d. Test korozije: preizkusite jedkost ostankov na površini PCB po spajkanju
e. Preizkusite stopnjo zmanjšanja razmika vodnikov na površini PCB po varjenju
③ Spajkanje: stopnja ekspanzije ≥ 80%
Spajkanje in jedkost sta par protislovnih kazalcev. Da bi imel tok določeno sposobnost odstranjevanja oksidov in vzdrževanja določene stopnje aktivnosti med postopkom predgretja in varjenja, mora vsebovati nekaj kisline. Najpogosteje uporabljena v toku brez čiščenja je serija ocetne kisline, ki ni topna v vodi, formula pa lahko vključuje tudi amine, amoniak in sintetične smole. Različne formule bodo vplivale na njegovo aktivnost in zanesljivost. Različna podjetja imajo različne zahteve in indikatorje notranjega nadzora, vendar morajo izpolnjevati zahteve glede visoke kakovosti varjenja in uporabe brez korozije.
Aktivnost fluksa običajno merimo s pH vrednostjo. Vrednost pH fluksa brez čiščenja je treba nadzorovati v okviru tehničnih pogojev, ki jih določa izdelek (vrednost pH pri vsakem proizvajalcu se nekoliko razlikuje).
④Izpolnjuje zahteve glede varstva okolja: nestrupen, brez močnega dražečega vonja, v bistvu brez onesnaževanja okolja in varno delovanje.
⑵Tiskana vezja in komponente brez čiščenja
Pri izvajanju postopka varjenja brez čistega varjenja sta sposobnost spajkanja in čistoča vezja in komponent ključni vidiki, ki jih je treba nadzorovati. Da bi zagotovili spajkanje, ga mora proizvajalec hraniti pri stalni temperaturi in suhem okolju ter strogo nadzorovati njegovo uporabo v efektivnem času skladiščenja, pod pogojem, da mora dobavitelj zagotoviti spajkanje. Da bi zagotovili čistočo, morajo biti okolje in delovne specifikacije med proizvodnim procesom strogo nadzorovane, da se prepreči človeško onesnaženje, kot so sledi rok, potne sledi, maščoba, prah itd.
Postopek varjenja brez čistega varjenja
Čeprav varilni postopek ostane nespremenjen, se morajo po uvedbi talila brez čistega varilca način izvajanja in povezani procesni parametri prilagoditi posebnim zahtevam tehnologije brez čistega varjenja. Glavne vsebine so naslednje:
⑴ Prevleka s talilom
Da bi dosegli dober učinek brez čiščenja, mora postopek premazovanja s talilom strogo nadzorovati dva parametra, in sicer vsebnost trdne snovi v talilu in količino premaza.
Običajno obstajajo trije načini nanašanja fluksa: metoda penjenja, metoda grebena valov in metoda pršenja. Pri postopku brez čiščenja metoda penjenja in metoda grebena valov nista primerni iz številnih razlogov. Najprej se tok metode penjenja in metode grebena valov postavi v odprto posodo. Ker je vsebnost topil v fluksu brez čiščenja zelo visoka, je še posebej enostavno izhlapeti, kar povzroči povečanje vsebnosti trdne snovi. Zato je težko nadzorovati sestavo fluksa, da ostane nespremenjena z metodo specifične teže med proizvodnim procesom, velika količina izhlapevanja topil pa povzroča tudi onesnaženje in odpadke; drugič, ker je vsebnost trdne snovi v fluksu brez čiščenja izjemno nizka, ni ugodna za penjenje; tretjič, količine uporabljenega fluksa ni mogoče nadzorovati med premazovanjem, premaz pa je neenakomeren in na robu plošče pogosto ostane preveč fluksa. Zato ti dve metodi ne moreta doseči idealnega učinka brez čiščenja.
Metoda pršenja je najnovejša metoda nanašanja talila in je najbolj primerna za nanašanje talila brez čiščenja. Ker je tok nameščen v zaprti posodi pod tlakom, se tok megle razprši skozi šobo in nanese na površino tiskanega vezja. Količino razpršila, stopnjo razpršitve in širino razpršila razpršilnika je mogoče prilagoditi, tako da je mogoče količino uporabljenega fluksa natančno nadzorovati. Ker je uporabljeni tok tanka plast megle, je tok na površini plošče zelo enakomeren, kar lahko zagotovi, da površina plošče po varjenju izpolnjuje zahteve brez čiščenja. Hkrati, ker je fluks popolnoma zaprt v posodi, ni treba upoštevati izhlapevanja topila in absorpcije vlage v atmosferi. Na ta način lahko ohranimo specifično težo (ali efektivno sestavino) fluksa nespremenjeno in ga ni treba zamenjati, preden se porabi. V primerjavi z metodo penjenja in metodo valovnega grebena se lahko količina toka zmanjša za več kot 60 %. Zato je metoda premazovanja z brizganjem prednostni postopek nanašanja v postopku brez čiščenja.
Pri uporabi postopka premazovanja z razprševanjem je treba upoštevati, da ker fluks vsebuje več vnetljivih topil, obstaja določena nevarnost eksplozije pri hlapih topil, ki se sproščajo med pršenjem, zato mora oprema imeti dobre izpušne naprave in potrebno opremo za gašenje požara.
⑵ Predgretje
Po nanosu talila zvarjeni deli vstopijo v postopek predgretja, del topila v talilu pa se s predgretjem izhlapi, da se poveča aktivnost talila. Kakšno je najprimernejše območje za temperaturo predgretja po uporabi fluksa brez čiščenja?
Praksa je dokazala, da lahko po uporabi fluksa brez čiščenja, če se za krmiljenje še vedno uporablja tradicionalna temperatura predgretja (90±10℃), lahko pride do neželenih posledic. Glavni razlog je, da je tok brez čiščenja tok z nizko vsebnostjo trdne snovi, brez halogenov, s splošno šibko aktivnostjo in njegov aktivator težko odstrani kovinske okside pri nizkih temperaturah. Ko se temperatura predgretja poveča, se tok postopoma začne aktivirati in ko temperatura doseže 100 ℃, se aktivna snov sprosti in hitro reagira s kovinskim oksidom. Poleg tega je vsebnost topil v talilu brez čiščenja precej visoka (približno 97 %). Če je temperatura predgretja nezadostna, topilo ne more popolnoma izhlapeti. Ko zvar vstopi v kositrno kopel, bo zaradi hitrega izhlapevanja topila staljena spajka brizgala in oblikovala spajkalne kroglice ali pa bo dejanska temperatura varilne točke padla, kar bo povzročilo slabe spajkalne spoje. Zato je nadzor temperature predgretja v procesu brez čiščenja še en pomemben člen. Običajno je treba nadzorovati na zgornji meji tradicionalnih zahtev (100 ℃) ali višje (v skladu z dobaviteljevo smerno temperaturno krivuljo) in mora biti dovolj časa za predgretje, da topilo popolnoma izhlapi.
⑶ Varjenje
Zaradi strogih omejitev vsebnosti trdnih snovi in jedkosti talila je njegova učinkovitost spajkanja neizogibno omejena. Da bi dosegli dobro kakovost varjenja, je treba za varilno opremo postaviti nove zahteve - imeti mora funkcijo zaščite inertnega plina. Poleg izvajanja zgornjih ukrepov postopek brez čiščenja zahteva tudi strožji nadzor različnih procesnih parametrov varilnega postopka, predvsem vključno s temperaturo varjenja, časom varjenja, globino kositranja PCB in kotom prenosa PCB. V skladu z uporabo različnih vrst talil brez čistega varjenja je treba prilagoditi različne procesne parametre opreme za valovito spajkanje, da se dosežejo zadovoljivi rezultati varjenja brez čistega varjenja.
