Tok za valovito lemljenjesluži kao kemijski posrednik između rastaljenih legura za lemljenje i metaliziranih površina PCB-a, olakšavajući uklanjanje oksida i poboljšanje vlaženja tijekom-montaže komponenti s otvorom. Kemija fluksa-bez obzira na to je li kolofonij-izveden, organska{4}}kiselina-ili formulirana sintetička smola-izravno upravlja pouzdanošću spojeva, karakteristikama ostataka i post-procesnim zahtjevima čišćenja prema IPC J-STD-004 klasifikacijama.
Zašto je Flux važniji nego što mislite
Evo stvari o valnom lemljenju za koju su mi trebale godine da je stvarno usvojim: posuda za lemljenje samo radi ono što joj fizika kaže. Val je nijem. Ne zna hoće li vam punjenje cijevi biti 75% ili potpuno, hoćete li dobiti most na tom konektoru s korakom od 0,5 mm ili će spoj otkazati za osamnaest mjeseci kad se uvuče vlaga.
Tok zna. Ili bolje rečeno, fluksodređuje.
Gledao sam kako inženjeri provode tjedne ugađajući brzine pokretne trake i visine valova dok je stvarni problem bio u zanemarenom rezervoaru fluksa, koji se polako degradirao. Glava od pjene izgledala je dobro. Specifična težina provjerena. Ali paket aktivatora je propao i svaka ploča koja je prošla bila je bacanje kockica.
Sustav klasifikacije (J-STD-004 dekodirano)
IPC-ova klasifikacijska shema funkcionira ovako: imate četiri slova i broj. Prva dva slova označavaju bazu fluksa-RO za smolu, RE za smolu (sintetičku), OR za organsku, IN za anorgansku. Treće slovo vam govori o razini aktivnosti: L za nisku, M za srednju, H za visoku. Broj na kraju? To je vaš sadržaj halida - 0 znači ništa, 1 znači malo.
Dakle, ROL0 je kolofonij-na bazi, niske-aktivnosti, nula-fluksa halogenida. Prilično pitoma stvar. Izvrsno radi na svježe proizvedenim pločama s dobrom završnom obradom površine. ORH1 je, s druge strane, organski fluks s visokom aktivnošću i sadržajem halida-skinut će okside sa svega, ali bolje je da ga očistite ili pripremite za koroziju.
Većina valnih operacija koje sam vidio izvode nešto u rasponu ROM0 ili ROM1. Sredina ceste. Dovoljno aktivnosti za rješavanje-oksidacije u stvarnom svijetu bez ostavljanja agresivnih ostataka.
Metode primjene: sprej ili pjena
Taljenje raspršivanjem dominira modernom proizvodnjom i za to postoji dobar razlog. Dobivate preciznu kontrolu glasnoće, dosljednu pokrivenost, minimalnu kontaminaciju jer ništa ne dodiruje ploču i vraća se u spremnik. Raspršene kapljice stvaraju tanak, ravnomjeran sloj. Prilagodite vrijeme zamaha i možete birati točno ono što svaki dizajn ploče treba.
Ipak, fluksiranje pjene i dalje ima svoje mjesto.
Glava pjene diže se kroz dimnjak preko poroznog kamena-koji je nekada bio prava poritna keramika, a sada obično sinterirana plastika-i dodiruje donju stranu ploče dok prolazi. Kapilarno djelovanje prirodno povlači protok u bačve PTH. Za teške sklopove s velikim -rupama, ovo prodiranje može biti bolje od prskanja.
Ali pjenasti sustavi su izbirljivi. Kamen začepi. Topilo treba najmanje 5% krutine ili se pjena neće stabilizirati. Zatvoriti preko vikenda bez pražnjenja i čišćenja? U ponedjeljak ujutro rješavate probleme sa slomljenom pjenom i nedosljednom primjenom.
A evo što vam udžbenici ne govore: ako koristite SMD na lemljenoj strani-zalijepljene, prolazeći kroz val-protok pjene može ostati zarobljen ispod tih komponenti. Fluks se ispušta dok ploča udara u val, a lem doslovno ne može doći do spoja. Preskočeni zglobovi posvuda. Trebalo nam je tri tjedna da to shvatimo.
No-Clean: pogrešan naziv koji neće umrijeti
"Ne{0}}čisto" ne znači ono što svi pretpostavljaju.
Izraz je nastao kada su proizvođači topitelja razvili formulacije s niskim-čvrstim sadržajem dizajnirane za strojno lemljenje-valovito i reflow-gdje precizni toplinski profili potpuno aktiviraju i inkapsuliraju ostatke. Pod tim kontroliranim uvjetima, ono što ostaje na ploči je teoretski benigno: ne-vodljivo, ne-korozivno, prihvatljivo za većinu primjena.
Teoretski.
U praksi vam je potrebna odgovarajuća izloženost toplinisvemjesta ostataka. Komponente niske-otpornosti poput QFN-a zadržavaju tok ispod mjesta gdje toplina ne može u potpunosti doseći. Aktivatori nikada ne polimeriziraju. Oni ostaju tekući, ostaju ionski, ostaju gladni metala.
Jedanaest mjeseci kasnije-Doslovno sam ovo vidio-imate mokri fluks ispod komponenti. Početak korozije. Polje se vraća kapajući unutra.
Drugi problem je konformni premaz. Nanesite premaz preko ne-čistih ostataka bez prethodnog čišćenja i prianjanje trpi. Premaz se podiže. Ulazi vlaga. Upravo ste uništili cijelu svrhu premaza.
Topljiv-u vodi naspram-alkohola
Vodo{0}}topivi fluksi općenito imaju više aktivnosti jer su ionako dizajnirani za čišćenje. Zašto suzdržavati snagu aktivatora kada sve perete? Ove formulacije podnose oksidirane površine, teške-za-završetke za lemljenje, legura-bez olova s njihovim višim temperaturama likvidusa.
Kvaka: morate očistiti. Nema izuzetaka. U vodi-topljivi ostaci su aktivno korozivni. Ostavite ih na ploči i jamčite neuspjeh.
Alkoholna{0}}topila-obično su VOC otopine, iako taj pojam u nekim regijama podvrgava regulatornom nadzoru-suše se brže tijekom predgrijavanja i općenito se lakše obrađuju putem sustava raspršivanja. Niža površinska napetost znači bolje-prodiranje kroz rupe od nanošenja prskanjem.
Sredstva za čišćenje bez -vode-bez -VOC-a postoje i rješavaju problem emisija, ali su notorno osjetljiva na parametre raspršivanja. Pogrešno postavite svoje postavke i imat ćete lošu pokrivenost, nepotpuno vlaženje, nedostatke koje niste očekivali.
Prethodno zagrijavanje: Gdje se aktivira flux kemija
Faza predgrijavanja nije samo sprječavanje toplinskog udara, iako je i to važno. Ovdje tok prelazi iz mokrog filma otapala i aktivatora u nešto što zapravo može obaviti svoj posao.
Između 100-130 stupnjeva gornje temperature ploče, nekoliko stvari se događa istovremeno:
Otapala isparavaju (kritično-ispuštanje plinova tijekom valovitog kontakta uzrokuje kuglice lema)
Aktivatori počinju reagirati s oksidima
Fluks se širi i vlaži u stijenke bačve
Nedovoljno predgrijavanje znači neaktivan tok koji doseže val. Prekomjerno predgrijavanje degradira fluks prije nego što dođe u kontakt s-zagorjelim, spaljenim ostacima koji se ne čiste lako, a ponekad uopće ne funkcioniraju.
Toplinsko profiliranje ovdje je neumoljivo. Vidio sam da razlike od 15 stupnjeva u gornjoj temperaturi izravno koreliraju s-kolebanjima prinosa prvog prolaza od 8-10%.
Složenost lema-bez olova
Valovito lemljenje-bez olova značajno je promijenilo igru fluksa i nisu svi sustigli.
SAC legure (kositar-srebro-bakar) rade na temperaturama posude od 255-270 stupnjeva u odnosu na 245-255 stupnjeva za tradicionalne kositar-olovo. To je 10-25 stupnjeva toplije. Vrijeme kontakta često se povećava za 50% ili više jer je vlaženje bez olova sporije u usporedbi s SnPb.
Vaš tok mora dulje preživjeti na višim temperaturama uz održavanje aktivnosti. Rane konverzije-bez olova imale su ogromne probleme s pouzdanošću jer su monteri pokušali pokrenuti svoju postojeću kemiju fluksa s novim legurama. Toplinska ovojnica se pomaknula i strujanje nije moglo pratiti.
Moderne formulacije fluksa bez olova rješavaju to s proširenim paketima aktivatora toplinske stabilnosti, ali ne možete samo pretpostaviti da nema{1}}clean radova i za SnPb i za SAC. Provjerite podatkovne listove svog dobavljača. Izvršite kvalifikacije.
Održavanje fluksa (dosadni dio koji nitko ne radi kako treba)
Mjerenje specifične težine. Hidrometar ili refraktometar, najmanje tjedno, dnevno ako imate velike količine. Za topilice-na bazi alkohola obično tražite raspon od 0,80-0,85 g/cm³.
Tok se degradira. Otapalo ispari. Koncentracija u ležištu raste visoko. Sada nanosite previše čvrstog materijala po jedinici površine i vaš se profil ostataka mijenja.
Ili se uvuče kontaminacija. Ploče bacaju čestice maske za lemljenje u fluksere pjene. Ulje iz vodova komprimiranog zraka. Rukovanje operaterom.
Skladištenje je također važno: hladne, suhe, zatvorene posude. Neki kemijski spojevi imaju određeni rok trajanja. Nemojte pretpostavljati da je bubanj od prije tri godine još uvijek dobar jer "izgleda dobro".
Kad stvari krenu po zlu
Premošćivanje između susjednih pinova: previše fluksa, premalo fluksa ili pogrešna razina aktivnosti fluksa za vaše površinske uvjete. Također je moguć problem s visinom vala ili vremenom kontakta, ali prvo provjerite tok.
Nedovoljno popunjavanje rupa: topilo nije prodrlo u bačve na odgovarajući način. Promijenite metode nanošenja, povećajte volumen fluksa ili provjerite da vaše predgrijavanje ne uklanja fluks prije nego što se smoči u rupe.
Mutni, zrnati spojevi: topilo je iscrpljeno prije skrućivanja. Površina je re-oksidirala tijekom hlađenja. Ponekad problem s legurom, ponekad neusklađenost aktivnosti fluksa, ponekad samo prenisko predgrijavanje.
Bijeli ostaci: aktivatorske soli zaostale, obično zbog neadekvatnog izlaganja toplini ili ručnog lemljenja s-određenim talilom. Očistite ih. Nemojte misliti da su bezopasni.
Završna misao
Radio sam s procesnim inženjerima koji tretiraju fluks kao naknadnu misao-postavi ga i zaboravi, kupi što god je najjeftinije, ne diraj parametre. I radio sam s inženjerima koji razumiju da ova čudna kemijska smjesa koja sjedi u rezervoaru obavlja više posla od bilo koje druge varijable u njihovom procesu.
Pogodi čije linije idu glađe.
Odabir fluksa zaslužuje stvarnu analizu: dizajn vaše ploče, završna obrada površine, mješavina komponenti, mogućnosti čišćenja, zahtjevi za pouzdanošću, čak i vaša ekološka ograničenja. Ne postoji univerzalni odgovor. Postoji pravi odgovor za vašu operaciju, pronađen testiranjem i potvrđen podacima.
Val lemljenja će učiniti ono što fizika zahtijeva. Provjerite jeste li mu dali potrebnu kemiju.
