Concetto di non pulizia
⑴Che cos'è la mancata pulizia [3]
La mancata pulizia si riferisce all'uso di un flusso non corrosivo a basso contenuto di solidi nella produzione di assemblaggi elettronici, alla saldatura in un ambiente di gas inerte e il residuo sul circuito stampato dopo la saldatura è estremamente piccolo, non corrosivo e ha un effetto estremamente elevata resistenza di isolamento superficiale (SIR). In circostanze normali, non è richiesta alcuna pulizia per soddisfare lo standard di pulizia ionica (il livello di contaminazione ionica dello standard militare statunitense MIL-P-228809 è suddiviso in: Livello 1 ≤ 1,5ugNaCl/cm2 nessun inquinamento; Livello 2 ≤ 1,5~5,0ugNACl/cm2 alta qualità; Livello 3 ≤ 5,0~10,0ugNaCl/cm2 soddisfa i requisiti; Livello 4 > 10,0ugNaCl/cm2 non è pulito) e può accedere direttamente al processo successivo. È necessario precisare che “senza pulizia” e “nessuna pulizia” sono due concetti assolutamente diversi. La cosiddetta "nessuna pulizia" si riferisce all'uso del tradizionale flusso di colofonia (RMA) o del flusso di acido organico nella produzione di assemblaggi elettronici. Sebbene dopo la saldatura siano presenti alcuni residui sulla superficie della tavola, i requisiti di qualità di alcuni prodotti possono essere soddisfatti senza pulizia. Ad esempio, i prodotti elettronici domestici, le apparecchiature audiovisive professionali, le apparecchiature per ufficio a basso costo e altri prodotti di solito non sono "puliti" durante la produzione, ma sicuramente non sono "esenti da pulizia".
⑵ Vantaggi dell'assenza di pulizia
① Migliorare i vantaggi economici: dopo aver ottenuto l'assenza di pulizia, il vantaggio più diretto è che non è necessario eseguire lavori di pulizia, quindi è possibile risparmiare una grande quantità di manodopera di pulizia, attrezzature, sito, materiali (acqua, solventi) e consumo di energia. Allo stesso tempo, grazie alla riduzione del flusso di processo, si risparmiano ore di lavoro e si migliora l’efficienza della produzione.
② Migliorare la qualità del prodotto: a causa dell'implementazione di nessuna tecnologia di pulizia, è necessario controllare rigorosamente la qualità dei materiali, come le prestazioni di corrosione del flusso (gli alogenuri non sono ammessi), la saldabilità dei componenti e dei circuiti stampati, ecc. ; nel processo di assemblaggio, è necessario adottare alcuni mezzi di processo avanzati, come la spruzzatura di flusso, la saldatura sotto protezione di gas inerte, ecc. L'implementazione del processo no-clean può evitare il danno da stress di pulizia ai componenti di saldatura, quindi no- clean è estremamente vantaggioso per migliorare la qualità del prodotto.
③ Benefico per la protezione dell'ambiente: dopo aver adottato la tecnologia no-clean, è possibile interrompere l'uso di sostanze ODS e ridurre notevolmente l'uso di composti organici volatili (COV), con un effetto positivo sulla protezione dello strato di ozono.
Requisiti materiali
⑴ Flusso non pulito
Affinché la superficie della scheda PCB dopo la saldatura raggiunga il livello di qualità specificato senza pulizia, la selezione del flusso è fondamentale. Di solito, al flusso non pulito vengono imposti i seguenti requisiti:
① Basso contenuto di solidi: meno del 2%
I flussi tradizionali hanno un alto contenuto di solidi (20-40%), un medio contenuto di solidi (10-15%) e un basso contenuto di solidi (5-10%). Dopo la saldatura con questi flussi, la superficie della scheda PCB presenta più o meno residui, mentre il contenuto solido del flusso no-clean deve essere inferiore al 2% e non può contenere colofonia, quindi praticamente non vi sono residui sulla scheda superficie dopo la saldatura.
② Non corrosivo: resistenza all'isolamento superficiale senza alogeni> 1,0 × 1011 Ω
Il flusso di saldatura tradizionale ha un elevato contenuto solido, che può "avvolgere" alcune sostanze nocive dopo la saldatura, isolarle dal contatto con l'aria e formare uno strato protettivo isolante. Tuttavia, a causa del contenuto solido estremamente basso, il flusso di saldatura non pulito non può formare uno strato protettivo isolante. Se sulla superficie della scheda rimane una piccola quantità di componenti dannosi, ciò causerà gravi conseguenze negative come corrosione e perdite. Pertanto, il flusso di saldatura non pulito non può contenere componenti alogeni.
I seguenti metodi vengono solitamente utilizzati per testare la corrosività del flusso di saldatura:
UN. Test di corrosione dello specchio di rame: testare la corrosività a breve termine del flusso di saldatura (pasta saldante)
B. Test su carta reattiva per cromato d'argento: testare il contenuto di alogenuri nel flusso di saldatura
C. Test di resistenza dell'isolamento superficiale: testare la resistenza dell'isolamento superficiale del PCB dopo la saldatura per determinare l'affidabilità delle prestazioni elettriche a lungo termine del flusso di saldatura (pasta saldante)
D. Test di corrosione: testare la corrosività dei residui sulla superficie del PCB dopo la saldatura
e. Testare il grado di riduzione della spaziatura dei conduttori sulla superficie del PCB dopo la saldatura
③ Saldabilità: tasso di espansione ≥ 80%
Saldabilità e corrosività sono una coppia di indicatori contraddittori. Affinché il fondente abbia una certa capacità di eliminare gli ossidi e mantenga un certo grado di attività durante tutto il processo di preriscaldamento e saldatura, deve contenere una certa quantità di acido. La serie più comunemente utilizzata nel flusso no-clean è la serie di acido acetico non solubile in acqua e la formula può includere anche ammine, ammoniaca e resine sintetiche. Formule diverse influenzeranno la sua attività e affidabilità. Aziende diverse hanno requisiti e indicatori di controllo interno diversi, ma devono soddisfare i requisiti di elevata qualità di saldatura e uso non corrosivo.
L'attività del flusso viene solitamente misurata dal valore del pH. Il valore del pH del flusso non pulito deve essere controllato entro le condizioni tecniche specificate dal prodotto (il valore del pH di ciascun produttore è leggermente diverso).
④ Soddisfa i requisiti di protezione ambientale: non tossico, nessun forte odore irritante, praticamente nessun inquinamento per l'ambiente e funzionamento sicuro.
⑵Schede e componenti a circuiti stampati non puliti
Nell'implementazione del processo di saldatura no-clean, la saldabilità e la pulizia del circuito e dei componenti sono gli aspetti chiave che devono essere controllati. Per garantire la saldabilità, il produttore dovrebbe conservarlo in un ambiente asciutto e a temperatura costante e controllarne rigorosamente l'uso entro il tempo di conservazione effettivo, a condizione che il fornitore sia tenuto a garantire la saldabilità. Per garantire la pulizia, l'ambiente e le specifiche operative devono essere rigorosamente controllati durante il processo di produzione per evitare l'inquinamento umano, come segni di mani, segni di sudore, grasso, polvere, ecc.
Processo di saldatura senza pulizia
Dopo aver adottato il flusso no-clean, sebbene il processo di saldatura rimanga invariato, il metodo di implementazione e i relativi parametri di processo devono adattarsi ai requisiti specifici della tecnologia no-clean. I contenuti principali sono i seguenti:
⑴ Rivestimento fondente
Per ottenere un buon effetto non pulito, il processo di rivestimento del fondente deve controllare rigorosamente due parametri, vale a dire il contenuto solido del fondente e la quantità di rivestimento.
Di solito, ci sono tre modi per applicare il flusso: metodo con schiuma, metodo con cresta d'onda e metodo a spruzzo. Nel processo no-clean, il metodo della schiuma e il metodo della cresta d'onda non sono adatti per molte ragioni. Innanzitutto, il flusso del metodo di schiuma e del metodo della cresta d'onda viene posto in un contenitore aperto. Poiché il contenuto di solvente del flusso no-clean è molto elevato, è particolarmente facile che si volatilizzi, il che porta ad un aumento del contenuto di solidi. Pertanto, è difficile controllare che la composizione del flusso rimanga invariata mediante il metodo del peso specifico durante il processo di produzione, e la grande quantità di volatilizzazione del solvente provoca anche inquinamento e sprechi; in secondo luogo, poiché il contenuto solido del flusso non pulito è estremamente basso, non favorisce la formazione di schiuma; in terzo luogo, la quantità di disossidante applicata non può essere controllata durante il rivestimento, il rivestimento non è uniforme e spesso sul bordo del pannello rimane un disossidante eccessivo. Pertanto, questi due metodi non possono ottenere l’effetto no-clean ideale.
Il metodo a spruzzo è il metodo di rivestimento del flusso più recente ed è il più adatto per il rivestimento di flusso non pulito. Poiché il flusso viene collocato in un contenitore pressurizzato sigillato, il flusso nebulizzato viene spruzzato attraverso l'ugello e rivestito sulla superficie del PCB. È possibile regolare la quantità di spruzzo, il grado di atomizzazione e l'ampiezza di spruzzo dello spruzzatore, in modo che la quantità di flusso applicata possa essere controllata con precisione. Poiché il flusso applicato è un sottile strato di nebbia, il flusso sulla superficie del pannello è molto uniforme, il che può garantire che la superficie del pannello dopo la saldatura soddisfi i requisiti di assenza di pulizia. Allo stesso tempo, poiché il fondente è completamente sigillato nel contenitore, non è necessario considerare la volatilizzazione del solvente e l'assorbimento di umidità nell'atmosfera. In questo modo è possibile mantenere inalterato il peso specifico (o ingrediente efficace) del fondente e non è necessario sostituirlo prima che si esaurisca. Rispetto al metodo della schiuma e al metodo della cresta dell'onda, la quantità di flusso può essere ridotta di oltre il 60%. Pertanto, il metodo di rivestimento a spruzzo è il processo di rivestimento preferito nel processo senza pulizia.
Quando si utilizza il processo di rivestimento a spruzzo, è necessario tenere presente che, poiché il flusso contiene più solventi infiammabili, i vapori di solvente emessi durante la spruzzatura presentano un certo rischio di esplosione, pertanto l'apparecchiatura deve disporre di buoni impianti di scarico e delle necessarie attrezzature antincendio.
⑵ Preriscaldamento
Dopo aver applicato il flusso, le parti saldate entrano nel processo di preriscaldamento e la parte solvente nel flusso viene volatilizzata mediante preriscaldamento per migliorare l'attività del flusso. Dopo aver utilizzato il flusso no-clean, qual è l'intervallo più appropriato per la temperatura di preriscaldamento?
La pratica ha dimostrato che dopo aver utilizzato il flusso non pulito, se per il controllo si utilizza ancora la tradizionale temperatura di preriscaldamento (90±10℃), potrebbero verificarsi conseguenze negative. Il motivo principale è che il fondente no-clean è un fondente a basso contenuto di solidi, privo di alogeni, con un'attività generalmente debole e il suo attivatore difficilmente può eliminare gli ossidi metallici a basse temperature. All'aumentare della temperatura di preriscaldamento, il flusso inizia gradualmente ad attivarsi e quando la temperatura raggiunge i 100 ℃, la sostanza attiva viene rilasciata e reagisce rapidamente con l'ossido metallico. Inoltre, il contenuto di solventi del flusso no-clean è piuttosto elevato (circa il 97%). Se la temperatura di preriscaldamento è insufficiente, il solvente non può essere completamente volatilizzato. Quando la saldatura entra nel bagno di stagno, a causa della rapida volatilizzazione del solvente, la saldatura fusa schizzerà e formerà sfere di saldatura oppure la temperatura effettiva del punto di saldatura diminuirà, con conseguenti giunti di saldatura scadenti. Pertanto, il controllo della temperatura di preriscaldamento nel processo no-clean è un altro collegamento importante. Di solito è necessario che sia controllato al limite superiore dei requisiti tradizionali (100 ℃) o superiore (secondo la curva di temperatura guida del fornitore) e dovrebbe esserci un tempo di preriscaldamento sufficiente affinché il solvente evapori completamente.
⑶ Saldatura
A causa delle rigide restrizioni sul contenuto solido e sulla corrosività del flusso, le sue prestazioni di saldatura sono inevitabilmente limitate. Per ottenere una buona qualità di saldatura, è necessario presentare nuovi requisiti per l'attrezzatura di saldatura: deve avere una funzione di protezione dal gas inerte. Oltre ad adottare le misure di cui sopra, il processo no-clean richiede anche un controllo più rigoroso dei vari parametri del processo di saldatura, tra cui principalmente la temperatura di saldatura, il tempo di saldatura, la profondità di stagnatura del PCB e l'angolo di trasmissione del PCB. A seconda dell'uso di diversi tipi di flusso non pulito, i vari parametri di processo dell'apparecchiatura di saldatura a onda dovrebbero essere regolati per ottenere risultati di saldatura non puliti soddisfacenti.
