Έννοια του μη καθαρισμού
⑴Τι είναι το No-cleaning [3]
Ο μη καθαρισμός αναφέρεται στη χρήση χαμηλής περιεκτικότητας σε στερεά, μη διαβρωτικής ροής στην παραγωγή ηλεκτρονικών συναρμολογήσεων, συγκόλλησης σε περιβάλλον αδρανούς αερίου και τα υπολείμματα στην πλακέτα κυκλώματος μετά τη συγκόλληση είναι εξαιρετικά μικρά, μη διαβρωτικά και έχουν εξαιρετικά υψηλή αντίσταση μόνωσης επιφάνειας (SIR). Υπό κανονικές συνθήκες, δεν απαιτείται καθαρισμός για την τήρηση του προτύπου καθαριότητας ιόντων (το στρατιωτικό πρότυπο των ΗΠΑ MIL-P-228809 το επίπεδο μόλυνσης με ιόντα χωρίζεται σε: Επίπεδο 1 ≤ 1,5ugNaCl/cm2 χωρίς ρύπανση· Επίπεδο 2 ≤ 1,5~5,0ugNACl/cm2 Το επίπεδο 3 ≤ 5,0~10,0ugNaCl/cm2 πληροί τις απαιτήσεις Το επίπεδο 4 > 10,0ugNaCl/cm2 δεν είναι καθαρό), και μπορεί να εισέλθει απευθείας στην επόμενη διαδικασία. Πρέπει να επισημανθεί ότι «χωρίς καθαρισμό» και «χωρίς καθαρισμό» είναι δύο εντελώς διαφορετικές έννοιες. Το λεγόμενο "χωρίς καθαρισμό" αναφέρεται στη χρήση παραδοσιακής ροής κολοφωνίου (RMA) ή ροής οργανικού οξέος στην παραγωγή ηλεκτρονικών συναρμολογήσεων. Αν και υπάρχουν ορισμένα υπολείμματα στην επιφάνεια της σανίδας μετά τη συγκόλληση, οι απαιτήσεις ποιότητας ορισμένων προϊόντων μπορούν να ικανοποιηθούν χωρίς καθαρισμό. Για παράδειγμα, τα ηλεκτρονικά προϊόντα οικιακής χρήσης, ο επαγγελματικός οπτικοακουστικός εξοπλισμός, ο χαμηλού κόστους εξοπλισμός γραφείου και άλλα προϊόντα συνήθως "δεν καθαρίζονται" κατά την παραγωγή, αλλά σίγουρα δεν είναι "χωρίς καθαρισμό".
⑵ Πλεονεκτήματα του μη καθαρισμού
① Βελτίωση των οικονομικών οφελών: Μετά την επίτευξη μη καθαρισμού, το πιο άμεσο όφελος είναι ότι δεν χρειάζεται να εκτελεστούν εργασίες καθαρισμού, επομένως μπορεί να εξοικονομηθεί μεγάλη ποσότητα εργασίας καθαρισμού, εξοπλισμού, τοποθεσίας, υλικών (νερό, διαλύτης) και κατανάλωση ενέργειας. Ταυτόχρονα, λόγω της συντόμευσης της ροής της διαδικασίας, εξοικονομούνται ώρες εργασίας και βελτιώνεται η αποδοτικότητα της παραγωγής.
② Βελτίωση της ποιότητας του προϊόντος: Λόγω της εφαρμογής καμίας τεχνολογίας καθαρισμού, απαιτείται αυστηρός έλεγχος της ποιότητας των υλικών, όπως η απόδοση διάβρωσης της ροής (δεν επιτρέπονται τα αλογονίδια), η δυνατότητα συγκόλλησης των εξαρτημάτων και των πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων κ.λπ. ; στη διαδικασία συναρμολόγησης, πρέπει να υιοθετηθούν ορισμένα προηγμένα μέσα διεργασίας, όπως ροή ψεκασμού, συγκόλληση υπό προστασία αδρανούς αερίου, κ.λπ. Το καθαρό είναι εξαιρετικά ευεργετικό για τη βελτίωση της ποιότητας του προϊόντος.
③ Ευεργετικό για την προστασία του περιβάλλοντος: Μετά την υιοθέτηση της τεχνολογίας μη καθαρού, η χρήση ουσιών ODS μπορεί να σταματήσει και η χρήση πτητικών οργανικών ενώσεων (VOC) μειώνεται σημαντικά, γεγονός που έχει θετική επίδραση στην προστασία της στιβάδας του όζοντος.
Απαιτήσεις υλικού
⑴ Χωρίς καθαρή ροή
Προκειμένου η επιφάνεια της πλακέτας PCB μετά τη συγκόλληση να φτάσει στο καθορισμένο επίπεδο ποιότητας χωρίς καθαρισμό, η επιλογή της ροής είναι ένα κλειδί. Συνήθως, οι ακόλουθες απαιτήσεις επιβάλλονται στη ροή χωρίς καθαρό:
① Χαμηλή περιεκτικότητα σε στερεά: λιγότερο από 2%
Τα παραδοσιακά ροές έχουν υψηλή περιεκτικότητα σε στερεά (20-40%), μέτρια περιεκτικότητα σε στερεά (10-15%) και χαμηλή περιεκτικότητα σε στερεά (5-10%). Μετά τη συγκόλληση με αυτές τις ροές, η επιφάνεια της πλακέτας PCB έχει περισσότερα ή λιγότερα υπολείμματα, ενώ η περιεκτικότητα σε στερεά της μη καθαρής ροής απαιτείται να είναι μικρότερη από 2% και δεν μπορεί να περιέχει κολοφώνιο, επομένως δεν υπάρχει ουσιαστικά κατάλοιπο στην πλακέτα επιφάνεια μετά τη συγκόλληση.
② Μη διαβρωτικό: Χωρίς αλογόνο, αντίσταση μόνωσης επιφάνειας>1,0×1011Ω
Η παραδοσιακή ροή συγκόλλησης έχει υψηλή περιεκτικότητα σε στερεά, η οποία μπορεί να «τυλίξει» ορισμένες επιβλαβείς ουσίες μετά τη συγκόλληση, να τις απομονώσει από την επαφή με τον αέρα και να σχηματίσει ένα μονωτικό προστατευτικό στρώμα. Ωστόσο, λόγω της εξαιρετικά χαμηλής περιεκτικότητας σε στερεά, η μη καθαρή ροή συγκόλλησης δεν μπορεί να σχηματίσει ένα μονωτικό προστατευτικό στρώμα. Εάν μια μικρή ποσότητα επιβλαβών εξαρτημάτων παραμείνει στην επιφάνεια της πλακέτας, θα προκαλέσει σοβαρές δυσμενείς συνέπειες, όπως διάβρωση και διαρροή. Επομένως, η ροή συγκόλλησης χωρίς καθαρή δεν επιτρέπεται να περιέχει εξαρτήματα αλογόνου.
Οι ακόλουθες μέθοδοι χρησιμοποιούνται συνήθως για τον έλεγχο της διαβρωτικότητας της ροής συγκόλλησης:
ένα. Δοκιμή διάβρωσης καθρέφτη χαλκού: Ελέγξτε τη βραχυπρόθεσμη διαβρωτικότητα της ροής συγκόλλησης (πολτός συγκόλλησης)
σι. Δοκιμή δοκιμαστικού χαρτιού χρωμικού αργύρου: Ελέγξτε την περιεκτικότητα σε αλογονίδια στη ροή συγκόλλησης
ντο. Δοκιμή αντίστασης μόνωσης επιφάνειας: Δοκιμάστε την αντίσταση μόνωσης επιφάνειας του PCB μετά τη συγκόλληση για να προσδιορίσετε την αξιοπιστία της μακροπρόθεσμης ηλεκτρικής απόδοσης της ροής συγκόλλησης (πολτός συγκόλλησης)
ρε. Δοκιμή διάβρωσης: Ελέγξτε τη διαβρωτικότητα του υπολείμματος στην επιφάνεια του PCB μετά τη συγκόλληση
μι. Ελέγξτε τον βαθμό μείωσης της απόστασης του αγωγού στην επιφάνεια PCB μετά τη συγκόλληση
③ Συγκολλησιμότητα: ποσοστό διαστολής ≥ 80%
Η συγκολλησιμότητα και η διαβρωτικότητα είναι ένα ζευγάρι αντιφατικών δεικτών. Προκειμένου η ροή να έχει μια ορισμένη ικανότητα να εξαλείφει τα οξείδια και να διατηρεί έναν ορισμένο βαθμό δραστηριότητας σε όλη τη διαδικασία προθέρμανσης και συγκόλλησης, πρέπει να περιέχει κάποιο οξύ. Η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη στη μη καθαρή ροή είναι η σειρά μη υδατοδιαλυτών οξικού οξέος και ο τύπος μπορεί επίσης να περιλαμβάνει αμίνες, αμμωνία και συνθετικές ρητίνες. Διαφορετικοί τύποι θα επηρεάσουν τη δραστηριότητα και την αξιοπιστία του. Διαφορετικές εταιρείες έχουν διαφορετικές απαιτήσεις και δείκτες εσωτερικού ελέγχου, αλλά πρέπει να πληρούν τις απαιτήσεις υψηλής ποιότητας συγκόλλησης και μη διαβρωτικής χρήσης.
Η δραστηριότητα της ροής συνήθως μετριέται με την τιμή του pH. Η τιμή pH της μη καθαρής ροής θα πρέπει να ελέγχεται εντός των τεχνικών συνθηκών που καθορίζονται από το προϊόν (η τιμή pH κάθε κατασκευαστή είναι ελαφρώς διαφορετική).
④ Πληρείτε τις απαιτήσεις περιβαλλοντικής προστασίας: μη τοξικό, χωρίς έντονη ερεθιστική οσμή, βασικά χωρίς ρύπανση στο περιβάλλον και ασφαλή λειτουργία.
⑵Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων και τα εξαρτήματα δεν πρέπει να καθαρίζονται
Κατά την εφαρμογή της διαδικασίας συγκόλλησης χωρίς καθαρισμό, η ικανότητα συγκόλλησης και η καθαρότητα της πλακέτας κυκλώματος και των εξαρτημάτων είναι οι βασικές πτυχές που πρέπει να ελέγχονται. Για να διασφαλιστεί η δυνατότητα συγκόλλησης, ο κατασκευαστής θα πρέπει να το αποθηκεύει σε σταθερή θερμοκρασία και ξηρό περιβάλλον και να ελέγχει αυστηρά τη χρήση του εντός του αποτελεσματικού χρόνου αποθήκευσης, υπό την προϋπόθεση ότι ο προμηθευτής πρέπει να εγγυηθεί τη δυνατότητα συγκόλλησης. Για να διασφαλιστεί η καθαριότητα, το περιβάλλον και οι προδιαγραφές λειτουργίας πρέπει να ελέγχονται αυστηρά κατά τη διαδικασία παραγωγής για να αποφευχθεί η ανθρώπινη ρύπανση, όπως σημάδια χεριών, σημάδια ιδρώτα, λίπη, σκόνη κ.λπ.
Διαδικασία συγκόλλησης χωρίς καθαρή
Μετά την υιοθέτηση της ροής χωρίς καθαρό, αν και η διαδικασία συγκόλλησης παραμένει αμετάβλητη, η μέθοδος υλοποίησης και οι σχετικές παράμετροι διαδικασίας πρέπει να προσαρμοστούν στις ειδικές απαιτήσεις της τεχνολογίας μη καθαρού. Τα κύρια περιεχόμενα είναι τα εξής:
⑴ Flux επίστρωση
Προκειμένου να επιτευχθεί ένα καλό αποτέλεσμα χωρίς καθαρισμό, η διαδικασία επικάλυψης ροής πρέπει να ελέγχει αυστηρά δύο παραμέτρους, δηλαδή την περιεκτικότητα σε στερεά της ροής και την ποσότητα επικάλυψης.
Συνήθως, υπάρχουν τρεις τρόποι εφαρμογής ροής: μέθοδος αφρισμού, μέθοδος κορυφογραμμής κυμάτων και μέθοδος ψεκασμού. Στη διαδικασία χωρίς καθαρισμό, η μέθοδος αφρισμού και η μέθοδος κορυφής κυμάτων δεν είναι κατάλληλες για πολλούς λόγους. Πρώτον, η ροή της μεθόδου αφρισμού και της μεθόδου της κορυφής κυμάτων τοποθετείται σε ένα ανοιχτό δοχείο. Δεδομένου ότι η περιεκτικότητα σε διαλύτη της μη καθαρής ροής είναι πολύ υψηλή, είναι ιδιαίτερα εύκολο να εξατμιστεί, γεγονός που οδηγεί σε αύξηση της περιεκτικότητας σε στερεά. Ως εκ τούτου, είναι δύσκολο να ελεγχθεί η σύνθεση της ροής ώστε να παραμένει αμετάβλητη με τη μέθοδο ειδικού βάρους κατά τη διάρκεια της παραγωγικής διαδικασίας, και η μεγάλη ποσότητα εξάτμισης του διαλύτη προκαλεί επίσης ρύπανση και απόβλητα. Δεύτερον, επειδή η περιεκτικότητα σε στερεά της μη καθαρής ροής είναι εξαιρετικά χαμηλή, δεν ευνοεί τον αφρισμό. Τρίτον, η ποσότητα της ροής που εφαρμόζεται δεν μπορεί να ελεγχθεί κατά τη διάρκεια της επίστρωσης και η επίστρωση είναι ανομοιόμορφη και συχνά παραμένει υπερβολική ροή στην άκρη της σανίδας. Επομένως, αυτές οι δύο μέθοδοι δεν μπορούν να επιτύχουν το ιδανικό αποτέλεσμα χωρίς καθαρισμό.
Η μέθοδος ψεκασμού είναι η πιο πρόσφατη μέθοδος επίστρωσης ροής και είναι η πλέον κατάλληλη για την επίστρωση μη καθαρής ροής. Επειδή η ροή τοποθετείται σε ένα σφραγισμένο δοχείο υπό πίεση, η ροή ομίχλης ψεκάζεται έξω μέσω του ακροφυσίου και επικαλύπτεται στην επιφάνεια του PCB. Η ποσότητα ψεκασμού, ο βαθμός ψεκασμού και το πλάτος ψεκασμού του ψεκαστήρα μπορούν να ρυθμιστούν, ώστε η ποσότητα της ροής που εφαρμόζεται να μπορεί να ελεγχθεί με ακρίβεια. Δεδομένου ότι η ροή που εφαρμόζεται είναι ένα λεπτό στρώμα ομίχλης, η ροή στην επιφάνεια της σανίδας είναι πολύ ομοιόμορφη, γεγονός που μπορεί να διασφαλίσει ότι η επιφάνεια της σανίδας μετά τη συγκόλληση πληροί τις απαιτήσεις μη καθαρισμού. Ταυτόχρονα, δεδομένου ότι η ροή είναι πλήρως σφραγισμένη στο δοχείο, δεν χρειάζεται να ληφθεί υπόψη η εξάτμιση του διαλύτη και η απορρόφηση της υγρασίας στην ατμόσφαιρα. Με αυτόν τον τρόπο, το ειδικό βάρος (ή το αποτελεσματικό συστατικό) της ροής μπορεί να διατηρηθεί αμετάβλητο και δεν χρειάζεται να αντικατασταθεί πριν εξαντληθεί. Σε σύγκριση με τη μέθοδο αφρισμού και τη μέθοδο της κορυφής κυμάτων, η ποσότητα ροής μπορεί να μειωθεί περισσότερο από 60%. Επομένως, η μέθοδος επίστρωσης με ψεκασμό είναι η προτιμώμενη διαδικασία επίστρωσης στη διαδικασία μη καθαρισμού.
Κατά τη χρήση της διαδικασίας επίστρωσης με ψεκασμό, πρέπει να σημειωθεί ότι επειδή η ροή περιέχει περισσότερους εύφλεκτους διαλύτες, οι ατμοί του διαλύτη που εκπέμπονται κατά τον ψεκασμό ενέχουν ορισμένο κίνδυνο έκρηξης, επομένως ο εξοπλισμός πρέπει να διαθέτει καλές εγκαταστάσεις καυσαερίων και απαραίτητο εξοπλισμό πυρόσβεσης.
⑵ Προθέρμανση
Μετά την εφαρμογή της ροής, τα συγκολλημένα μέρη εισέρχονται στη διαδικασία προθέρμανσης και το μέρος του διαλύτη στη ροή εξατμίζεται με προθέρμανση για να ενισχυθεί η δραστηριότητα της ροής. Μετά τη χρήση της ροής χωρίς καθαρισμό, ποιο είναι το καταλληλότερο εύρος για τη θερμοκρασία προθέρμανσης;
Η πρακτική έχει αποδείξει ότι μετά τη χρήση μη καθαρής ροής, εάν η παραδοσιακή θερμοκρασία προθέρμανσης (90±10℃) εξακολουθεί να χρησιμοποιείται για έλεγχο, ενδέχεται να προκύψουν δυσμενείς συνέπειες. Ο κύριος λόγος είναι ότι η μη καθαρή ροή είναι μια ροή χαμηλής περιεκτικότητας σε στερεά, χωρίς αλογόνο με γενικά ασθενή δραστηριότητα και ο ενεργοποιητής της δύσκολα μπορεί να εξαλείψει τα οξείδια μετάλλων σε χαμηλές θερμοκρασίες. Καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία προθέρμανσης, η ροή αρχίζει σταδιακά να ενεργοποιείται και όταν η θερμοκρασία φτάσει τους 100℃, η δραστική ουσία απελευθερώνεται και αντιδρά γρήγορα με το οξείδιο του μετάλλου. Επιπλέον, η περιεκτικότητα σε διαλύτη της μη καθαρής ροής είναι αρκετά υψηλή (περίπου 97%). Εάν η θερμοκρασία προθέρμανσης είναι ανεπαρκής, ο διαλύτης δεν μπορεί να εξατμιστεί πλήρως. Όταν η συγκόλληση εισέλθει στο λουτρό κασσίτερου, λόγω της ταχείας εξαέρωσης του διαλύτη, η λιωμένη συγκόλληση θα πιτσιλίσει και θα σχηματίσει μπάλες συγκόλλησης ή θα πέσει η πραγματική θερμοκρασία του σημείου συγκόλλησης, με αποτέλεσμα κακές συγκολλήσεις. Επομένως, ο έλεγχος της θερμοκρασίας προθέρμανσης στη διαδικασία μη καθαρισμού είναι ένας άλλος σημαντικός σύνδεσμος. Συνήθως απαιτείται να ελέγχεται στο ανώτερο όριο των παραδοσιακών απαιτήσεων (100℃) ή υψηλότερο (σύμφωνα με την καθοδηγητική καμπύλη θερμοκρασίας του προμηθευτή) και θα πρέπει να υπάρχει αρκετός χρόνος προθέρμανσης για να εξατμιστεί πλήρως ο διαλύτης.
⑶ Συγκόλληση
Λόγω των αυστηρών περιορισμών στην περιεκτικότητα σε στερεά και τη διαβρωτικότητα της ροής, η απόδοση συγκόλλησης είναι αναπόφευκτα περιορισμένη. Για να επιτευχθεί καλή ποιότητα συγκόλλησης, πρέπει να τεθούν νέες απαιτήσεις για τον εξοπλισμό συγκόλλησης - πρέπει να έχει λειτουργία προστασίας αδρανούς αερίου. Εκτός από τη λήψη των παραπάνω μέτρων, η διαδικασία χωρίς καθαρισμό απαιτεί επίσης αυστηρότερο έλεγχο των διαφόρων παραμέτρων διεργασίας της διαδικασίας συγκόλλησης, συμπεριλαμβανομένης κυρίως της θερμοκρασίας συγκόλλησης, του χρόνου συγκόλλησης, του βάθους επικασσιτέρωσης PCB και της γωνίας μετάδοσης PCB. Σύμφωνα με τη χρήση διαφορετικών τύπων ροής χωρίς καθαρή, οι διάφορες παράμετροι διεργασίας του εξοπλισμού συγκόλλησης κυμάτων θα πρέπει να προσαρμοστούν για να ληφθούν ικανοποιητικά αποτελέσματα συγκόλλησης χωρίς καθαρό.
