نحوه انتخاب بهترین شار لحیم کاری موج

شار لحیم کاری موجانتخاب همچنان یکی از آن تصمیمات فریبنده پیچیده در تولید لوازم الکترونیکی است-که مهندسین کهنه کار فرآیند را از تازه واردانی که از طریق آزمون و خطا دست و پا می زنند جدا می کند. جریانی که در نهایت به آن متعهد می شوید، یکپارچگی اتصال لحیم کاری، توان تولید،{2}}نیازمندی های تمیز کردن پس از فرآیند و قابلیت اطمینان{3} دراز مدت هر مجموعه ای که از خط شما عبور می کند را تعیین می کند. اشتباه کنید، و ماه‌ها را صرف تعقیب نقص‌های فانتومی خواهید کرد که می‌توانستند با کمی دقت بیشتر از قبل از آن جلوگیری کنند.

در اینجا چیزی است که اکثر مردم نادیده می گیرند: فرآیند لحیم کاری موج به خودی خود در دهه ها تغییر چشمگیری نداشته است. چیزی که-به طور اساسی-تغییر کرده است، همه چیز اطراف آن است. تراکم تخته ها به شدت افزایش یافته است. سرب-دستورالعمل‌های آزاد شیمی آلیاژ لحیم کاری را تغییر شکل داد. هندسه اجزا عجیب شد. و به نوعی، شار قرار است تمام آن را جبران کند.

اصل اساسی به اندازه کافی ساده به نظر می رسد. Flux قبل از تماس لحیم مذاب، اکسیدها را از سطوح فلزی حذف می کند. بدون آن عمل تمیز کردن شیمیایی، لحیم کاری مانند آب روی یک ماشین تازه واکس خورده می‌چرخد و می‌غلتد. اکسیدها به عنوان یک مانع عمل می کنند و هیچ مقدار گرما یا زمان ماندن این مشکل اساسی را برطرف نمی کند.

اما اینجا جایی است که همه چیز به هم می‌ریزد.

شیمی های مختلف شار از طریق مکانیسم های مختلف به اکسیدها حمله می کنند. برخی به اسیدهای آلی متکی هستند که تنها زمانی که حرارت داده می شوند، تهاجمی می شوند. برخی دیگر از ترکیبات هالید استفاده می کنند که سریعتر عمل می کنند اما بقایای خورنده را پشت سر می گذارند. چند فرمولاسیون عجیب و غریب سعی می کنند تفاوت را تقسیم کنند و فعالیتی متوسط با حداقل سردرد پاکسازی ارائه می دهند. سیستم طبقه‌بندی J-STD-004 سعی می‌کند همه این‌ها را دسته‌بندی کند، و شارها را به خانواده‌های رزین (RO)، رزین (RE)، ارگانیک (OR) و غیرآلی (IN) تقسیم می‌کند که هر کدام دارای فعالیت کم، متوسط یا زیاد هستند.

راستش؟ نامگذاری ها کمک می کند، اما آنها فقط بخشی از داستان را بیان می کنند.

فلاکس‌های مبتنی بر رزین سنتی-به‌دست آمده از رزین قطران کاج، از همه چیز-هنوز سهم شگفت‌انگیزی از بازار را در اختیار دارند. آنها بیش از هزار سال است که در یک شکل یا شکل دیگر وجود داشته اند، که چیزی در مورد سلامت اساسی آنها به شما می گوید. اسیدهای طبیعی موجود در رزین (عمدتاً اسید آبئیتیک) باعث حذف مناسب اکسید بدون خورندگی شدید می‌شوند و باقی مانده‌های باقی مانده نسبتاً خوش‌خیم هستند.

گفته می شود، کلوفون جادو نیست.

یک فلاکس نوع R- (کلوفون خالص) روی سطوح تمیز و به راحتی قابل لحیم کاری با حداقل اکسیداسیون خوب عمل می کند. برخی از سرنخ های اجزای لکه دار یا تخته ای را که به مدت شش ماه در انبار مرطوب قرار داشته است را داخل آن بریزید و مشکلی را طلب می کنید. شار به سادگی دارای اُمف شیمیایی کافی برای شکستن لایه‌های اکسید سنگین‌تر نخواهد بود.

فرمول‌های RMA (روزین فعال شده ملایم) مقادیر کمی از فعال‌کننده‌ها-معمولاً اسیدهای آلی یا ترکیبات هالید- را برای افزایش عملکرد اضافه می‌کنند. شارهای RA (فعال شده با رزین) هنوز هم بیشتر می شوند. مبادله؟ باقی مانده های تهاجمی تر که برای جلوگیری از خوردگی طولانی مدت نیاز به تمیز کردن دارند. من دیده‌ام که بردها سال‌ها پس از مونتاژ در بازرسی میدانی شکست خورده‌اند، زیرا شخصی تصمیم گرفته است-تمیز کردن پست لحیم کاری در مونتاژ RA-شار اختیاری است. باقی مانده در ابتدا خوب به نظر می رسید. این نبود.

Wave Soldering Flux

هیچ -شار تمیزی به عنوان پاسخی برای مشکل تمیز کردن ظاهر نشد. گام غیرقابل مقاومت بود: یک شار با پسماند بسیار کم و چنان شیمی پسماند خوش خیم فرموله کنید که تمیز کردن بعد از لحیم کاری غیر ضروری می شود. خطوط تولید می توانند یک مرحله کامل فرآیند را رد کنند. هزینه ها کاهش می یابد همه برنده می شوند.

و برای بسیاری از برنامه ها، هیچ-ارائه تمیزی وجود ندارد.

بقایای باقیمانده توسط یک شار بدون{0}}به‌درستی فرمول‌بندی‌شده، معمولاً در شرایط عملیاتی عادی حداقل، از نظر زیبایی قابل قبول و از نظر الکتریکی بی‌اثر هستند. IPC-J{3}}STD-004 آنها را به عنوان فعالیت L0 یا L1 طبقه بندی می کند، که نشان دهنده محتوای هالید کم و خورندگی کم است. برای لوازم الکترونیکی مصرفی با الزامات اطمینان متوسط، آنها به زیبایی کار می کنند.

عوارض در حاشیه ایجاد می شود.

تخته‌های با چگالی بالا-با اجزای گام{{1} ریز ممکن است بقایای شار را در مکان‌هایی که باعث مشکلات تست پروب می‌شود، به دام بیندازند. اگر حتی مقدار کمی از باقیمانده روی سطوح ماسک لحیم کاری باقی بماند، چسبندگی پوشش منسجم ممکن است آسیب ببیند. سرب-لحیم‌کاری بدون سرب-با پیش گرمایش و دمای موج بالاتر-ممکن است تا حدی اجزای شار را فعال کند که در فرآیند سنتی قلع-سرب بی‌اثر می‌مانند. و نام "نه-تمیز" استانداردهای زیبایی شناسی را در نظر نمی گیرد. برخی از مشتریان به سادگی بقایای قابل مشاهده را، هر چند بی ضرر، نمی پذیرند.

یک چیز را به سختی یاد گرفتم: همیشه قبل از انجام، هیچ -شار تمیزی را تحت شرایط فرآیند واقعی خود آزمایش نکنید. دیتاشیت یک چیز را می گوید. طبقه تولید چیز دیگری می گوید.

شارهای محلول در آب (که اسید آلی یا OA نیز نامیده می شود) انتهای مخالف طیف را اشغال می کنند. آنها برای حداکثر عملکرد لحیم کاری فرموله شده اند، به ویژه در سطوح سخت-تا{4}}خیس یا با آلیاژهای بدون سرب{5}}که نیاز به حذف شدید اکسید دارند. بقایایی که از خود به جا می گذارند بسیار رسانا، بالقوه خورنده هستند و پس از لحیم کاری باید کاملا تمیز شوند.

چرا کسی عمداً شار را انتخاب می کند که نیاز به تمیز کردن اجباری دارد؟

زیرا گاهی اوقات هیچ چیز دیگری کار نمی کند.

برخی از پوشش‌های سطحی-OSP روی مس که بیش از حد طولانی باقی مانده‌اند، به عنوان مثال- لایه‌های اکسیدی ایجاد می‌کنند که شارهای ملایم به سادگی نمی‌توانند به آن نفوذ کنند. مجموعه‌های فلزی مخلوط با سطوح مختلف قابل لحیم کاری ممکن است به فعالیت اضافی برای رسیدن به خیس شدن مداوم در تمام اتصالات نیاز داشته باشند. کاربردهای نظامی و هوافضا گاهی اوقات شار محلول در آب را اجباری می‌کنند زیرا نیاز به تمیز کردن دارد. مرحله شستشوی اجباری تضمین کیفیت بیشتری را ارائه می دهد که تمام باقی مانده های فرآیند حذف شده اند.

اما تجهیزات تمیز کردن. این گرفتاری است.

Wave Soldering Flux

سیستم های شستشوی آب مناسب ارزان نیستند. آنها آب دیونیزه شده را مصرف می کنند، پساب تولید می کنند که ممکن است قبل از تخلیه نیاز به تصفیه داشته باشد، و زمان چرخه را به هر تخته اضافه می کنند. برای عملیات‌های با حجم بالا با زیرساخت‌های تمیز کردن موجود، هزینه نهایی هر مجموعه ممکن است قابل قبول باشد. برای مغازه‌ها یا محصولات کوچک‌تر که تمیز کردن درصد قابل توجهی هزینه اضافه می‌کند، شار محلول در آب بدون در نظر گرفتن مزایای لحیم کاری آن، فروش سخت‌تر می‌شود.

انتقال از لحیم کاری بدون سرب-قلع به سرب- اساساً محاسبات انتخاب شار را تغییر داد. SAC305 و آلیاژهای مشابه تقریباً در دمای 217 درجه در مقایسه با 183 درجه برای قلع یوتکتیک ذوب می‌شوند.

مناطق پیش گرما داغ تر می شوند. زمان تماس با موج اغلب 50% یا بیشتر افزایش می یابد تا سوراخ مناسب پر شود. لمینت PCB به طور قابل توجهی زمان بیشتری را در دمای بالا سپری می کند و خطر لایه برداری روی تخته های حاشیه ای را افزایش می دهد. قطعات تنش حرارتی بیشتری را تجربه می کنند. و فعال‌کننده‌های شار باید در طول این قرار گرفتن در معرض دمای بالا{5}}از نظر شیمیایی فعال باقی بمانند.

بسیاری از شارهایی که در فرآیندهای قلع-سرب به‌طور تحسین‌برانگیزی عمل می‌کنند، به سادگی در شرایط بدون سرب از هم می‌پاشند.

فعال‌کننده‌ها حتی قبل از اینکه لحیم کاری برد را لمس کند، خود را خسته می‌کنند و سطوحی را که به اندازه کافی تمیز نمی‌شوند، به خوبی خیس می‌کنند. حامل های حلال فرار خیلی سریع در گرمای تهاجمی جوش می خورند و بقایای ضخیم و پوسته ای باقی می گذارند که به جای افزایش جریان لحیم کاری مانع می شود. برخی از فرمول‌بندی‌های بدون سرب طراحی شده‌اند-به‌صراحت پنجره‌های فرآیند باریک‌تری را مشخص می‌کنند و کنترل دقیق‌تری روی سرعت نوار نقاله، ارتفاع موج، و مشخصات حرارتی نسبت به معادل‌های سرب قلع-شان می‌خواهند.

تولیدکنندگان Flux با محصولاتی که به‌طور خاص برای{0}}بدون سرب بهینه شده‌اند، پاسخ داده‌اند. به دنبال برگه‌های داده‌ای باشید که صریحاً به سازگاری بدون سرب می‌پردازند، از جمله دمای پیش‌گرم توصیه‌شده، زمان‌های تماس، و هرگونه ملاحظات ویژه برای فرآیند دمای بالاتر-. سازگاری با عقب را فرض نکنید. جریانی که برای بدون سرب به خوبی کار می‌کند-ممکن است در واقع بدتر از فرمول‌بندی‌های سنتی روی مجموعه‌های قلع-سرب که در آن‌ها به فعالیت اضافی نیازی نیست، عمل کند.

نحوه دریافت شار روی تخته تقریباً به همان اندازه مهم است که شار را انتخاب کنید.

به دلایل خوب، جریان اسپری بر خطوط لحیم کاری موج مدرن غالب است. یک سیستم اسپری با پیکربندی مناسب، رسوب شار ثابت و قابل کنترل را با حداقل ضایعات ارائه می دهد. می‌توانید حجم اسپری، عرض الگو، و پارامترهای چاقوی هوا را برای تنظیم دقیق پوشش برای هندسه‌های تخته خاص تنظیم کنید. شار به قطرات ریز تبدیل می‌شود که بین اجزای نزدیک به هم نفوذ می‌کنند و از طریق{4} سوراخ‌هایی که بیشتر به آن نیاز است نفوذ می‌کنند.

با این حال، نگهداری از سیستم های اسپری مستلزم دقت است. نازل ها مسدود می شوند. فشار هوا تغییر می کند. منبع شار اگر به درستی ذخیره نشود ممکن است به مرور زمان آلوده یا تخریب شود. من هفته‌ها خطوطی را دیده‌ام که نقص‌های خیس شدن را تعقیب می‌کنند تا اینکه بالاخره کسی فکر کرد بررسی کند که آیا نازل اسپری تا حدی مسدود شده است یا خیر.

شار فوم-جایی که هوا از طریق مخزن فلاکس حباب می‌شود تا سر فومی ایجاد شود که با PCB عبوری تماس می‌گیرد-در تاسیسات قدیمی‌تر رایج است. این از نظر مکانیکی ساده تر است و احتمالاً غفلت اپراتور را می بخشد. فوم به طور طبیعی با توپولوژی تخته تنظیم می شود و با نواحی برجسته و فرورفتگی ها به طور یکسان تماس می گیرد. اما کنترل مقدار دقیق شار رسوب‌شده سخت‌تر است و سیستم‌های فوم تمایل دارند از شار بیشتری در هر برد نسبت به تنظیمات اسپری معادل استفاده کنند.

شار موج-در جایی که تخته از یک موج ثابت کوچک از شار عبور می‌کند-وجود دارد اما رایج نیست. برخی از ویژگی‌های فلاکسینگ فوم را به اشتراک می‌گذارد، از جمله مشکل در کنترل مقدار رسوب.

از هر روشی که استفاده کنید، یکنواختی همه چیز است. توزیع شار ناهموار باعث ایجاد نقص‌های لحیم کاری می‌شود که مرموز به نظر می‌رسند تا زمانی که متوجه شوید علت اصلی پوشش تکه‌ای است. مناطقی که شار خیلی کمی دارند به درستی خیس نمی شوند. مناطقی که بیش از حد زیاد شده اند ممکن است پل شوند یا بقایای بیش از حد باقی بگذارند.

انتخاب شار نظری ساده است: کمترین شار تهاجمی را انتخاب کنید که به طور قابل اعتمادی مجموعه های شما را بدون ایجاد مشکلات پایین دستی لحیم می کند. واقعیت به میزان قابل توجهی شامل تفاوت های ظریف بیشتری است.

با استفاده نهایی از محصول شروع کنید. لوازم الکترونیکی مصرفی با طول عمر مورد انتظار دو ساله و حداقل استرس محیطی می‌توانند باقیمانده‌های شار را تحمل کنند که در هواپیما یا دستگاه پزشکی قابل کاشت غیرقابل قبول است. نام‌گذاری‌های IPC کلاس 1، 2 و 3 راهنمایی تقریبی ارائه می‌دهند، اما مشتریان فردی ممکن است الزاماتی داشته باشند که فراتر از طبقه‌بندی‌های استاندارد باشد یا با آنها متفاوت باشد.

ساخت تخته و پرداخت سطح را در نظر بگیرید. ENIG، OSP، HASL، نقره غوطه‌وری و قلع غوطه‌وری همگی سطوح مختلف لحیم‌کاری با تمایلات مختلف تشکیل اکسید دارند. فلاکسی که کاملاً روی HASL تازه کار می کند ممکن است با بردهای OSP که از عمر مفید توصیه شده خود فراتر رفته اند مشکل داشته باشد.

قابلیت تمیز کردن{0}}یا فقدان آن را در نظر بگیرید. اگر در حال حاضر تمیز کردن پست{2}}لحیم کاری بخشی از فرآیند شما نیست و تمایلی به اضافه کردن آن ندارید، شارهای محلول در آب بدون در نظر گرفتن مزایای لحیم کاری آنها از جدول خارج می شوند. برعکس، اگر قبلاً هر تخته را به دلایل دیگر تمیز می‌کنید (مثلاً آماده‌سازی پوشش منسجم)، یک شار فعال‌تر ممکن است ابتدا-بازده پاس را بدون افزودن پیچیدگی خالص بهبود بخشد.

و صادقانه؟ با تامین کننده flux خود صحبت کنید. افراد خوب مهندسان برنامه‌ای دارند که وضعیت دقیق شما را ده‌ها بار دیده‌اند و می‌توانند هفته‌ها آزمایش را با توصیه‌های مبتنی بر تجربه{1}} میانبر کنند. موارد بد... خوب، به زودی متوجه خواهید شد.

من به اندازه کافی در تمرینات عیب یابی شار شرکت کرده ام تا فهرستی نسبتاً قابل پیش بینی از حالت های خرابی تهیه کنم.

در نظر گرفتن انتخاب شار به عنوان یک تصمیم{0}}یک باری در نزدیکی بالاترین رتبه قرار می گیرد. طراحی تابلو تکامل می یابد. منابع مولفه تغییر می کند. این جریانی که سه سال پیش واجد شرایط بودید ممکن است در مونتاژ اصلاح شده به خوبی عمل نکند، حتی اگر هیچ چیز به طور چشمگیری متفاوت به نظر برسد. اعتبار مجدد دوره‌ای-نه فقط زمانی که مشکلات ظاهر می‌شوند-قبل از تبدیل شدن به بحران از بین می‌رود.

نادیده گرفتن ماندگاری شار بیشتر از آنچه که باید مطرح می شود. شیمی شار جاودانه نیست. حلال ها تبخیر می شوند و ویسکوزیته و غلظت را تغییر می دهند. فعال کننده ها می توانند تخریب یا اکسید شوند. استفاده از شار منقضی شده عملکرد متناقض را دعوت می کند که تشخیص را دیوانه کننده می کند زیرا به طور غیرقابل پیش بینی از دسته ای به دسته دیگر متفاوت است.

با فرض اینکه فرآیندی که برای سرب{0} قلع کار می‌کرد بدون تغییر بدون سرب کار می‌کند، حتی بیست سال پس از RoHS همچنان باعث غم و اندوه می‌شود. پنجره های فرآیند واقعاً متفاوت هستند. با جریان مجدد، تنظیمات باید در سرتاسر پیشگرم، زمان تماس و دمای موج{4}}و نه فقط فرمول مجدد شار به تنهایی انجام شوند.

نادیده گرفتن تمیز کردن زمانی که نیاز به تمیز کردن است ممکن است خطرناک ترین اشتباه از همه باشد. باقی مانده‌های شار محلول در آب که روی تخته‌ها باقی می‌مانند، فقط باعث خرابی فوری نمی‌شوند. آنها باعث خرابی‌های تاخیری-می‌شوند که در میدان، تحت ضمانت، به روش‌هایی که هزینه و اعتبار بسیار بیشتری نسبت به هزینه تمیز کردن مناسب ایجاد می‌کنند، ایجاد می‌کنند.

انتخاب شار لحیم کاری موج کار جذابی نیست. به ندرت سرفصل های مهندسی یا ارائه کنفرانس ها را می سازد. اما تصمیمات گرفته شده در اینجا در هر مونتاژ، هر مشتری، هر ادعای گارانتی یا عدم وجود آن برای سال‌های آینده موج می‌زند.

مخاطرات تلاش را توجیه می کند.

برای درک کامل الزامات برنامه خود وقت بگذارید. گزینه های شار چندگانه را در شرایط واقعی تولید به جای تکیه بر برگه های داده، ارزیابی کنید. با تأمین‌کنندگان آگاه ارتباط برقرار کنید که می‌توانند در هنگام بروز مشکلات{2}}پشتیبانی فنی ارائه دهند و در نهایت بدون توجه به اینکه چقدر برنامه‌ریزی می‌کنید، مشکلاتی پیش می‌آیند.

شار کامل ممکن است وجود نداشته باشد. اما جریانی که به خوبی-با ترکیب خاص شما از طراحی برد، ترکیب اجزاء، پرداخت سطح، آلیاژ لحیم کاری، قابلیت تمیز کردن، و الزامات قابلیت اطمینان مطابقت دارد؟ این قابل دستیابی است. هدف همین است. و رسیدن به آنجا همان چیزی است که خطوط تولیدی را از خطوط تولیدی که بی سر و صدا زمزمه می‌کنند، جدا می‌کند و مونتاژهای قابل اعتماد و بدون نمایشی را تولید می‌کنند.

دقیقا همان چیزی است که همه می خواهند، درست است؟