Избор на правилния флюс за спояване

Флюс за спойкаслужи като невъзпят химичен катализатор в металургичното свързване-реактивно съединение, което отстранява оксидните филми от неблагородните метали, като същевременно намалява повърхностното напрежение, за да насърчи оптималното омокряне на спойка. Класификационната система IPC J-STD-004B категоризира потока в четири композиционни семейства: колофон (RO), смола (RE), органичен (OR) и неорганичен (IN), всяко с нива на активност, обозначени като ниско (L), умерено (M) или високо (H), комбинирани с индикатори за съдържание на халиди (0 за<0.05% or 1 for detectable halides). Getting this wrong doesn't just mean ugly joints-it means boards that fail in the field, corrosion that eats through traces over months, and the kind of reliability nightmares that keep production engineers up at night.

Ето нещо за окисляването: случва се бързо. Наистина бързо. В момента, в който медта види въздух при повишени температури, вие водите загубена битка. Оксидните слоеве се образуват в рамките на секунди след нагряване, а разтопената спойка абсолютно отказва да се свърже с окислени повърхности. Просто ще се свие и ще си стои там, подигравайки ти се.

Flux атакува този проблем от два ъгъла. Първо, активните съставки-независимо дали това е абиетинова киселина от борова смола или синтетични органични киселини-химически разтварят съществуващите оксиди. Второ, флюсът създава защитно покритие върху прясно почистения метал, блокирайки кислорода от повторно -замърсяване на повърхността по време на краткия прозорец, когато припоят действително тече.

Феноменът на намокряне е мястото, където потокът печели своето задържане. Повърхностното напрежение обикновено кара разтопената спойка да минимизира контактната площ, образувайки сфери, вместо да се разпространява. Флюсовите съединения драстично намаляват това напрежение, позволявайки на сплавта да тече през подложки и проводници на компоненти със скорости, близки до 0,1 до 0,2 метра в секунда. Без него? Получавате обезвлажняване, запоени мостове и непълни съединения, които ще преминат визуална проверка, но ще се провалят при термичен цикъл.

Смолата от борово дърво е била-основата за флюс в електронната индустрия още отпреди дядо ви да запоява вакуумни тръби. Има причина за тази дълготрайност-колофонът работи забележително добре за това, което е.

Обозначенията R, RMA и RA водят началото си от военни спецификации, които индустрията в крайна сметка стандартизира чрез IPC. Обикновеният колофон (R) има минимално активиране, подходящ само за чисти повърхности, които са били почистени преди малко. Леко активиран колофон (RMA) добавя малки количества активатори-обикновено органични халиди-за справяне с лекото окисляване на типичните производствени плоскости. Rosin Activated (RA) носи тежката артилерия за силно окислени или твърди-за-запояване повърхности.

Тук нещата се усложняват. RMA остатъците технически се квалифицират като „оставете-на-място“ за много приложения, въпреки че това обозначение винаги е било донякъде оптимистично. Остатъците са леко хигроскопични. В контролирана вътрешна среда, работеща с потребителска електроника, вероятно сте добре. Поставете същата тази дъска в крайбрежна инсталация с 80% влажност и изведнъж тези „доброкачествени“ остатъци започват да извличат влага от въздуха, създавайки проводими пътища и ускорявайки корозията.

Остатъците от RA flux задължително трябва да бъдат отстранени. Без изключения. Активаторите, които правят RA толкова ефективен при разрязване на оксиди, остават агресивни след охлаждане. Оставени на място, те ще атакуват медни следи и крайни части на компоненти с течение на времето. Изопропиловият алкохол с концентрация 90%+ се справя с повечето остатъци от RA, въпреки че упоритите натрупвания под компонентите може да изискват нещо по-агресивно.

IPC класификациите за колофонови флюси варират от ROL0 (колофон, ниска активност, нулев халид) до ROH1 (колофон, висока активност, с халиди). Потокът ROL0 отговаря на най-строгите изисквания за надеждност-помислете за космическата промишленост, имплантируеми медицински устройства, всичко, при което повредата на място не е просто скъпа, но и потенциално катастрофална.

info-341-302

Името честно казано е малко подвеждащо. „Минимално-чисто“ или „обикновено-няма-нужда-почистване“ би било по-точно, но това не излиза от езика толкова добре.

В края на 80-те години на миналия век се появиха не{0}}чисти флюсове като отговор на ограниченията на Монреалския протокол за-почистващи разтворители на основата на CFC. Електронната промишленост беше изградила цели процесни потоци около парно обезмасляване с хлорфлуорвъглеводороди и изведнъж тази опция изчезна. Вместо да намерят алтернативни методи за почистване, производителите накараха химиците да разработят формулировки, които могат да останат на дъската.

Основният подход включва драстично намалено съдържание на твърди частици-понякога до 1-2% срещу 15-25% за традиционния поток от колофон, комбиниран с активатори, предназначени да се изразходват напълно по време на термичния профил на запояване. Когато всичко върви както трябва, оставате с тънък, инертен, непроводим остатък, който няма да създаде проблеми.

Когато всичко не върви както трябва? Това е друга история.

No-clean flux е силно чувствителен към термичните профили. Активаторите трябва да достигнат определени температури за определени периоди от време, за да се разградят напълно. Недостатъчната топлина оставя след себе си реактивни съединения. Това е особено проблематично при селективно запояване и ръчно преработване, където нагревателните профили са по-малко контролирани от пещите за претопяване.

Има една мръсна тайна във високо{0}}надеждното производство: много магазини така или иначе почистват своите не-чисти флюси. Изискванията на IPC-A-610 клас 3 за авиационни и военни табла ефективно го налагат за критични приложения. Причината е проста-защо да поемам риска? Плътните платки с тясно разстояние между следите и компоненти с ниска дистанция като BGA създават идеална среда за остатъците от флюс, за да уловят влагата и да причинят електрохимична миграция.

Не{0}}чистите остатъци също са изключително трудни за отстраняване, ако решите, че почистването е необходимо. Ниско{2}}активната формула, която ги прави „безопасни“ за оставяне на място, също ги прави упорито устойчиви на типичните почистващи разтворители. Ще ви трябват агресивни химикали-ацетон, хексан или патентовани смеси-и те носят свои собствени опасения за боравене и околната среда.

Ако колофонът е скалпел и не-clean е нож за масло,-водоразтворимият флюс е резачка. Той върши работата бързо, но е по-добре да уважавате това, с което работите.

Органичните киселинни активатори във водо-разтворим флюс-обикновено гликол-базиран с лимонена, млечна или адипинова киселина-осигуряват изключително отстраняване на оксиди и овлажняване. За силно окислени повърхности, трудни-за-запояване метализации или процеси без-олово, при които по-високите температури ускоряват окисляването, водоразтворимите-често превъзхождат другите опции с голяма разлика.

Обратната страна е задължително, цялостно, бързо почистване. Водо{1}}разтворимите остатъци са силно хигроскопични и силно корозивни, когато са мокри. Оставете ги върху дъската за една нощ във влажна среда и до сутринта ще видите видима корозия. Прозорецът за почистване се измерва в часове, а не в дни.

Самото почистване е лесна-дейонизирана вода, често с меки повърхностноактивни добавки, в спрей или системи за потапяне. Ултразвуковото разбъркване помага за отстраняването на остатъците под компонентите. Критичният фактор е задълбочеността. Частичното почистване всъщност може да влоши нещата, като преразпредели замърсителите в по--достъпните-зони, без да ги премахва напълно.

Едно често-пренебрегвано съображение: водо{1}}разтворимите остатъци от флюс са електропроводими, докато са мокри. Това означава, че почистването трябва да бъде последвано от пълно изсушаване преди всякакви електрически тестове. Плочите с висока-плътност със слепи отвори или компоненти с долни-завършвания могат да задържат влагата в трудно{6}}за-сухи места, което изисква удължени цикли на сушене или изпичане във вакуум.

Въвеждането на RoHS от 2006 г. наложи фундаментално преосмисляне на химията на потока в цялата индустрия. Традиционната калаено-оловна евтектика (63/37 или 60/40) се топи при 183 градуса. SAC305-доминиращата сплав-без олово - изисква 217-220 градуса, за да тече правилно. Тази разлика от 35-40 градуса каскадно преминава през всеки аспект от процеса на запояване.

По-високите температури означават по-бързи скорости на окисление, което изисква по-активни флюсови формули, за да се поддържа темпото. Но по-високите температури също причиняват по-бързо изгаряне на флюса, намалявайки защитния прозорец по време на запояване.

Производителите на флюс реагираха с преформулиране, оптимизирано за по-високите топлинни изисквания, но границата за грешка се сви значително.

Безоловният{0}}припой също се намокря по-бавно от оловните алтернативи. Температурите на съда за запояване, времената на контакт и профилите за предварително нагряване, които работеха добре за Sn63/Pb37, водят до студени съединения и недостатъчно запълване на дупките със сплави без олово-. Активността на потока става още по-критична, за да се компенсират присъщите ограничения на овлажняване на металургията на калай-сребро-мед.

Изискванията на IPC-J-STD-001 също не станаха по-лесни. Сглобките от клас 3 все още изискват същата надеждност-може би повече, тъй като съединенията без-олово са по-податливи на растеж на калаени мустаци и термомеханична умора. Изборът на флюс за-критични за мисията-безоловни сглобки изисква внимателно внимание както към незабавната производителност на запояване, така и към дългосрочното поведение на остатъците.

Започнете с това, което всъщност запоявате. Свежи OSP-завършени платки с наскоро произведени компоненти? Дори лек ROL0 поток може да работи. Остарял инвентар с видимо потъмняване на кабелите на компонентите? Ще ви трябва нещо по-хапко. Повърхностите ENIG и сребърните повърхности за потапяне обикновено се запояват по-лесно от голите медни или калаени покрития, което влияе върху изискванията за активност на потока.

Бъдете честни относно вашата инфраструктура за почистване. Ако нямате вграден почистващ препарат на водна основа и не планирате да добавите такъв, водо{1}}разтворимият флюс вероятно не е вашият отговор, независимо от превъзходното му овлажняване. Ако вашият процес изисква почистване след -запояване за конформна адхезия на покритието, без-почистващ флюс създава допълнително предизвикателство за почистване, което бихте могли да избегнете, като използвате по-лесно почистваща се формула.

Потребителската електроника, работеща в офиси с-контролиран климат, има много различни изисквания за надеждност в сравнение с промишлените контроли в стоманодобивна фабрика или оборудване за авионика на 40 000 фута. IPC класовете съществуват по добри причини. Клас 1 позволява повече свобода на действие; Клас 3 изисква консервативен избор.

Никакви-чисти флюси не изискват по-строг контрол на термичния профил в сравнение с колофон или водо-разтворими алтернативи. Операциите за ръчно запояване и селективно запояване имат по своята същност повече вариативност от процесите на преформатиране. Ако вашият контрол на процеса е ограничен, по-прощаващата химия на потока намалява риска, дори ако това означава добавяне на етап на почистване.

info-450-440

Бели остатъчни образуванияобикновено показват недостатъчно активиране на потока или непълно почистване. Съединенията никога не са реагирали напълно по време на запояване, оставяйки нереагирали активатори, които впоследствие абсорбират влагата и стават видими. По-силните разтворители с механично разбъркване обикновено разрешават това, но повтарящите се проблеми с белите остатъци сочат проблеми с процеса, а не просто неуспешно почистване.

Дендритно израстванее страшното. Йонни замърсители плюс влага плюс приложено напрежение е равно на електрохимична миграция-проводящи метални нишки, растящи между следите, докато причинят късо съединение. Това е грешка,-зависима от времето, която може да не се появи в продължение на месеци или години в служба на място. Основната причина почти винаги е неадекватно почистване на остатъците от активен поток.

Нарушения на адхезията на покритиетосе случва, когато конформните покрития се повдигат от дъските поради замърсяване под тях. Дори „не-чистите“ остатъци могат да попречат на адхезията на покритието, поради което аерокосмическите спецификации обикновено изискват почистване независимо от вида на флюса, когато се изисква конформно покритие.

Корозия под компонентие особено коварен, защото е невидим, докато не възникне функционална повреда. Агресивните остатъци от флукс, уловени под компоненти с ниска-стойност, атакуват краищата и подложките с течение на времето. Докато се появят симптомите, увреждането е обширно.

Разбирането на J-STD-004B обозначенията спестява значително объркване. Кодовете от четири знака кодират всичко, което трябва да знаете:

Първите две букви идентифицират състава: RO за колофон, RE за синтетична смола, OR за органични киселини, IN за неорганични съединения.

Следващата буква показва нивото на активност: L за ниско, M за умерено, H за високо.

Последната цифра показва съдържание на халогениди: 0 означава под границите на откриване (<0.05%), 1 means detectable halides present.

Така че ROL0 е-базиран на колофон, ниско-активен,-свободен поток-от най-благоприятната класификация. ORM1 е базиран на-органична{8}}киселина, умерен-активен поток с халиди{10}}значително по-агресивен и изискващ внимание към почистването.

Нивото на активност корелира приблизително с изискванията за почистване. Потоците L0 и L1 обикновено се квалифицират като оставени-на-за приложения от клас 1 и 2. M0 и M1 са на границата-приемливи непочистени при някои обстоятелства, препоръчва се почистени при други. Ф-потоците с ниво почти винаги изискват почистване, независимо от състава.

Спецификациите на клиента могат да се позовават директно на тези класификации. Изявление като „Използвайте само поток ROL0 или REL0“ елиминира 90% от наличните продукти, но гарантира максимална дългосрочна-надеждност.

Flux има срок на годност. Поставете поток особено. Активаторите бавно реагират с колофона или смолните носители дори при стайна температура, като постепенно намаляват активността. Повечето производители определят 6-12 месеца срок на годност в хладилник, по-кратък при стайна температура.

Излагането на влага разгражда по-специално водо{0}}разтворимите флюсови формули. Дръжте контейнерите запечатани, когато не се използват. Замърсяването от мръсни четки или апликатори може да въведе частици или йонни съединения, които влияят на производителността или оставят остатъци.

Химикалките Flux са удобни, но имат свои собствени странности. Филцовите накрайници могат да изсъхнат между употребите, което изисква грундиране преди нанасяне. Кръстосаното-замърсяване между видовете флюс чрез споделени апликатори е изненадващо често срещано и изненадващо проблематично.

Температурата влияе върху вискозитета и поведението при разпръскване. Студеният поток от хладилно съхранение може да не тече правилно. Оставете охладените продукти да се уравновесят до стайна температура преди употреба-обикновено около час за флюс за паста.

Димът от колофоновия поток е признат професионален риск. Изпаренията на абиетиновата киселина, освободени по време на запояване, причиняват респираторна сенсибилизация при някои индивиди, което води до професионална астма, която може да продължи дори след спиране на експозицията. Местната смукателна вентилация в станцията за запояване не е задължителна за производствени среди.

Любителите често пренебрегват това, защото запояват само от време на време и експозицията изглежда минимална. Това вероятно е добре за случайна употреба, но всеки, който извършва редовно запояване, трябва да постави поне малък вентилатор, който да насочва изпаренията далеч от зоната за дишане. Предназначените-димосмукатели с филтриране са по-добри.

Водо{0}}разтворимите изпарения могат да бъдат особено дразнещи поради съдържанието на органична киселина. Някои не-чисти формули твърдят, че генерират по-малко дим, въпреки че това варира значително между продуктите.

Правилният флюс прави запояването да изглежда лесно. Грешният поток го прави невъзможно. Всичко между тях е научаване-понякога скъпо научаване, когато започнат да се появяват повреди на място. Отделянето на време предварително, за да съпоставите характеристиките на потока с вашия конкретен процес, компоненти и изисквания за крайна-употреба, предотвратява проблемите, които не се появяват, докато продуктът не е в ръцете на клиентите и вие се опитвате да обясните защо ставите, които са изглеждали перфектни, изведнъж се повредят.