چرا لحیم کاری شار همه چیز را تغییر می دهد

 

Flux پر زرق و برق نیست. در گفتگوهای تولید لوازم الکترونیکی که تحت الشعاع بحث در مورد آلیاژهای لحیم کاری، پروفیل های جریان مجدد و دقت قرار دادن قطعات قرار گرفته است، اعتباری که شایسته آن است را دریافت نمی کند. با این حال، بدون شار، هیچ یک از این مکالمات اهمیتی ندارد-لحیم کاری شما به هیچ چیز نمی چسبد.

شیمی روی کاغذ ساده است: شار اکسیدهای فلز را از طریق احیای شیمیایی حذف می کند و به لحیم مذاب اجازه می دهد که در واقع با فلز پایه زیرین تماس پیدا کند. مس در هوا اکسید می شود. قلع هم همینطور. نقره هم همینطور. این لایه اکسید نامرئی-گاهی اوقات ضخامت فقط نانومتر-برای جلوگیری از پیوند متالورژیکی کافی است. فلاکس آن را حل می کند.

مشکل خیس شدن که هیچ کس درباره آن صحبت نمی کند

در اینجا چیزی است که کتاب های درسی اغلب از آن صرف نظر می کنند.

کشش سطحی در لحیم مذاب به طور قابل توجهی بالا است. حدود 400-500 mN/m برای اکثر آلیاژهای بدون سرب{4}}. بدون مداخله شار، یک قطره لحیم کاری بر روی یک پد مسی مانند آب با زاویه تماس موم شده با ماشین بیش از 90 درجه، پخش صفر، اتصال صفر، منجوق می‌شود.

Flux این را به دو صورت تغییر می دهد. واضح است: حذف اکسید. مورد کمتر آشکار: در واقع کشش سطحی بین لحیم کاری و بستر را در طول پنجره کوتاه زمانی که همه چیز مذاب است، اصلاح می کند. به همین دلیل است که زمان بندی فعالیت شار بسیار مهم است. خیلی زود بمالید، می سوزد. خیلی دیر، اکسیدها اصلاح شده اند.

من مهندسان را دیده ام که بر توزیع اندازه ذرات خمیر لحیم کاری وسواس دارند در حالی که به طور کامل رئولوژی شار را نادیده می گیرند. اولویت های عقب مانده

تاریخچه مختصر (نوعی)

فلزکاران باستانی از سال آمونیاک استفاده می کردند. جواهرات قرون وسطی بوراکس را ترجیح می دادند. هر دو کار کردند، هر دو بقایای خورنده بر جای گذاشتند که در چند روز لوازم الکترونیکی را از بین می برد.

 

دوران رزین همه چیز را برای کارهای برقی تغییر داد. رزین درخت کاج{1}}از نظر شیمیایی، ترکیبی از اسید ابیتیک و اسیدهای دی ترپن مربوطه-فعالیت کافی برای حذف اکسیدهای سبک بدون خوردگی تهاجمی اسیدهای معدنی را فراهم می‌کند. شار RMA (کلوفون به طور ملایم فعال شده) برای چندین دهه به استاندارد صنعت تبدیل شد.

سپس RoHS اتفاق افتاد.

سرب-انتقال آزاد شیمی را سخت‌تر کرد

یوتکتیک سرب قلع در 183 درجه ذوب می شود. SAC305 (جایگزین بدون سرب غالب) در 217-220 درجه ذوب می‌شود. این تفاوت 35 درجه تا زمانی که متوجه نشوید فعال سازی شار وابسته به دما است، چشمگیر به نظر نمی رسد. کل پنجره حرارتی جابجا می شود.

دمای بالاتر به این معنی است:

شیمیدانان فلاکس باید همه چیز را دوباره فرموله می کردند. فعال کننده های قوی تر پایداری حرارتی بهتر اصلاح‌کننده‌های رئولوژی پیچیده‌تر برای حفظ عملکرد چاپ.

برخی از شرکت‌ها این انتقال را اشتباه انجام دادند و سال‌ها به دنبال نقص سنگ قبر و خرابی سر-در-بالش بودند. مشکل به ندرت مربوط به لحیم کاری بود{3}}این انتخاب شار بود.

خیر-Clean: The Economics Won

تولید لوازم الکترونیکی مدرن تقریباً به طور کامل بدون سیستم‌های شار تمیز اجرا می‌شود. منطق ساده است: تمیز کردن پس از لحیم کاری هزینه دارد، از حلال ها استفاده می کند (نگرانی های زیست محیطی)، خطر آسیب اجزاء را در اثر نفوذ رطوبت، و مراحل فرآیند را اضافه می کند.

هیچ-شار تمیز باقیمانده های خوش خیم باقی نمی گذارد. "خوش خیم" به معنای غیر-خورنده، غیر{3}}نارسانا، و از نظر زیبایی قابل قبول است. این که آیا این باقیمانده ها در طول عمر 20{6}}ساله محصول تحت رطوبت و چرخه حرارتی واقعاً بی اثر هستند یا خیر - این بحث طولانی تری است.

ارتش و هوافضا هنوز تمیز هستند. تجهیزات پزشکی، عمدتا. لوازم الکترونیکی مصرفی؟ دیگه کسی تمیز نمیکنه

باقی مانده شار که روی مادربرد لپ تاپ خود می بینید نقصی نیست. عمدی است.

آب -شار محلول: زمانی که واقعاً به پرخاشگری نیاز دارید

برخی از برنامه ها نیاز به شیمی قوی تری دارند. آلودگی اکسیدهای سنگین سخت-لحیم کردن- سطوح. اجزای قدیمی با قابلیت لحیم کاری ضعیف.

شارهای محلول در آب (OA) از اسیدهای آلی-آدیپیک، سوکسینیک، سیتریک- استفاده می‌کنند که اگر روی مجموعه باقی بمانند در عرض چند هفته آثار مس را خورده می‌کنند. تمیز کردن در اینجا اختیاری نیست. اجباری است.

خود تمیز کردن متغیرهایی را معرفی می کند. کیفیت آب DI دمای شستشو غلظت صابون ساز خشک شدن کامل من خطوط تولید را دیده‌ام که تست الکتریکی را پشت سر گذاشته‌اند، اما در میدان شکست خورده‌اند، زیرا آلودگی یونی به طور کامل حذف نشده است. مشخصات تمیزی گفت<1.56 μg/cm² NaCl equivalent. They hit 1.4. Marginal pass. Product returned eighteen months later with dendritic growth between fine-pitch QFP leads.

مشخصات به دلایلی وجود دارد.

سیستم های طبقه بندی شار (بخش گیج کننده)

IPC J{0}}STD-004 طبقه‌بندی شار را تعریف می‌کند. قرارداد نامگذاری زمانی که آن را رمزگشایی می کنید منطقی می شود:

ROL0= رزین، فعالیت کم، بدون هالیدREL1= رزین، فعالیت کم، حاوی هالید استORH0= ارگانیک، فعالیت بالا، بدون هالید

این سیستم بر اساس پایه شار (RO/RE/OR/IN)، سطح فعالیت (L/M/H) و محتوای هالید (0/1) طبقه‌بندی می‌شود.

هالیدها فعالیت را به میزان قابل توجهی افزایش می دهند. به خصوص کلریدها. اما باقیمانده‌های هالید نگرانی‌های خوردگی را ایجاد می‌کنند-از این رو تمایز 0/1 برای قابلیت اطمینان{5}}کاربردهای حیاتی مهم است.

اکثر خمیرهای پاک{0} ROL0 یا REL0 هستند. معمولاً محلول در آب-ORH1. این طبقه بندی معیارهای بازرسی IPC{5}}A-610 و الزامات تمیز کردن را تعیین می کند.

لحیم کاری انتخابی و موج: تقاضاهای مختلف شار

شار لحیم کاری موج تنش های متفاوتی نسبت به جریان مجدد می بیند. قرار گرفتن در معرض حرارتی طولانی تر تماس مستقیم با موج لحیم مذاب. الزامات مجدد پر کردن مداوم

فلوکسرهای اسپری پوشش های نازک و یکنواختی را رسوب می دهند. فلاکسرهای فوم حباب هایی ایجاد می کنند که با سطح زیرین تخته تماس می گیرند. هر رویکرد نیازمند ویسکوزیته شار، محتوای جامد و ویژگی‌های کف‌کننده متفاوتی است.

لحیم کاری انتخابی پیچیدگی می‌افزاید-گرمایش موضعی به معنای شیب دما در سراسر مجموعه است. شار از قبل{2}} اعمال شده در مناطق خاص باید از گذر حرارتی به اجزای مجاور که به طور متوالی لحیم می شوند دوام بیاورد.

نکته: "شار" یکپارچه نیست. شار موج و شار خمیر SMT ممکن است اصول شیمی مشترکی داشته باشند، اما آنها محصولات متفاوتی برای فرآیندهای مختلف هستند.

آنچه در واقع در سطح مولکولی اتفاق می افتد

هنگامی که اسید ابیتیک با اکسید مس در دمای بالا تماس می گیرد، Cu2+ را به مس فلزی کاهش می دهد در حالی که آبیتات مس را تشکیل می دهد. این محصول واکنش در وسیله نقلیه شار محلول است و اکسید را از سطح مشترک دور می کند.

به طور همزمان، شار انرژی سطح لحیم کاری و زیرلایه را کاهش می دهد و زاویه تماس را کاهش می دهد. خیس کردن حاصل می شود. تشکیل ترکیب بین فلزی در ابتدا شروع می شود-Cu₆Sn5، Cu₃Sn در طول زمان از طریق انتشار حالت جامد{3}}توسعه می یابد.

لایه IMC پیوند واقعی است. نه به هم پیوستگی مکانیکی نه چسبندگی پیوند متالورژیکی از طریق تشکیل بین فلزی. Flux با ایجاد یک سطح مسی تمیز برای شروع واکنش این امکان را فراهم می کند.

شار بسیار ضعیف: حذف ناقص اکسید، رطوبت زدایی، عیوب غیر مرطوب-. شار بسیار قوی: باقیمانده اضافی، خوردگی بالقوه، زیر برش ماسک لحیم کاری.

نیتروژن و چرا جایگزین فلاکس نمی شود

بی اثر شدن نیتروژن باعث کاهش اکسیداسیون در طول جریان مجدد می شود. برخی از تولیدکنندگان تصور می کنند که این بدان معنی است که می توانند فعالیت شار را کاهش دهند.

از نظر فنی امکان پذیر است. عملا خطرناکه

نیتروژن تشکیل اکسید را کند می کند. اکسیدهای موجود را حذف نمی کند. اجزاء و تابلوها با لایه‌های اکسیدی وارد می‌شوند. خمیر لحیم کاری در شابلون ها قرار می گیرد و در هنگام چاپ در معرض هوا قرار می گیرد. پوشش نیتروژن در طول جریان مجدد برای آن اکسیدها خیلی دیر است.

شارهای باقیمانده کم-در اتمسفر نیتروژن می‌توانند به زیبایی کار کنند-یا به‌طور فاجعه‌باری از کار بیفتند. پنجره فرآیند کوچک می شود. حاشیه تبخیر می شود.

بیشتر محیط های تولیدی از نیتروژن به عنوان یک عامل ایمنی اضافی استفاده می کنند، نه به عنوان جایگزینی شار.

تشکیل فضای خالی و فرارهای شار

حفره‌های بزرگ زیر توپ‌های BGA یا بالشتک‌های مرکزی QFN اغلب به گیر افتادن مواد فرار برمی‌گردد.

فلاکس حاوی حلال است. حلال ها در طول پیش گرمایش تبخیر می شوند. اگر پروفیل جریان مجدد خیلی سریع افزایش یابد، بخار حلال قبل از جامد شدن لحیم راه فرار ندارد. باطل

اگر فعال سازی شار محصولات فرعی گازی تولید می کند (برخی از فرمول ها این کار را انجام می دهند)، همان مشکل. باطل

رابطه بین شیمی شار، توزیع اندازه ذرات، نمایه جریان مجدد و نرخ‌های خالی به اندازه‌ای پیچیده است که تولیدکنندگان ماه‌ها را صرف بهینه‌سازی آن می‌کنند. هیچ راه حل جهانی وجود ندارد-خاص-خاص، برد-خاص، جزء-خاص.

وقتی کسی به شما می‌گوید «نمایه بهینه‌شده» او به موفقیت می‌رسد<10% voiding, ask what paste they're using. The profile is half the equation.

خط پایین

لحیم کاری شار "همه چیز را تغییر می دهد" زیرا بدون آن، ساخت لوازم الکترونیکی همچنان شبیه کارهای دستی جواهرات است-دستی صنعتگران ماهر{1}}سطوح را با اسیدها تمیز می کنند، با دست{2}}لحیم کاری را در یک زمان انجام می دهند، و بعد از آن باقی مانده های تمیز کردن با دست-.

فناوری نصب سطحی مدرن، هزاران اتصال را در دقیقه پردازش می‌کند، زیرا شار دقیقاً فرموله شده، به طور مداوم رسوب می‌کند و به روش‌های قابل پیش‌بینی از نظر حرارتی فعال می‌شود. شیمی بالغ است اما ساده نیست. فعل و انفعالات بین شار، آلیاژ، بستر، اتمسفر، و مشخصات حرارتی مسائل بهینه سازی چند متغیره-است.

مهندسانی که شار را به عنوان یک فکر بعدی در نظر می گیرند، می سوزند. گاهی اوقات به معنای واقعی کلمه، زمانی که خرابی‌های مزرعه ناشی از خوردگی-هزینه‌های گارانتی را از سقف عبور می‌دهد.

Flux هیجان انگیز نیست. ضروری است. این متفاوت است.