Co je tok vlnového pájení?

Vlnové pájecí tavidloje chemické činidlo aplikované na desky s plošnými spoji předtím, než se dostanou do kontaktu s vlnou roztavené pájky, slouží k odstranění oxidů kovů z pájených povrchů a zároveň podporuje správné smáčení a tvorbu intermetalických sloučenin. Tavidlo se skládá z aktivátorů, vehikul a rozpouštědel,-každá součást vykonává odlišné termochemické funkce, které určují, zda se spoj vytvoří správně, nebo se stane dalším záznamem ve vašem protokolu závad.

zobrazit více

Na každém kovovém povrchu vystaveném atmosféře narůstá vrstva oxidu. Měď oxiduje. Cín oxiduje. Vodiče součástek, které v té trubici seděly šest měsíců ve vašem skladu,-určitě zoxidovaly. Oxidace probíhá nepřetržitě, počínaje okamžikem, kdy holý kov vidí vzduch, přičemž se zrychluje při zvýšených teplotách.

Pájka nesmáčí oxidy. Smáčí čistý kov.

Tato základní nekompatibilita vytváří celý důvod, proč tok existuje. Nepřidáváte tok, protože vám to řekl nějaký technický list. Přidáváte to proto, že bez chemického zásahu se ta 260stupňová vlna SAC305 převalí přes vaši desku a nedosáhne přesně ničeho. Pájka se sbalí, odmítne se rozšířit a vaše průchozí-díry se objeví, jako by se je někdo pokusil naplnit rtutí.

Sledoval jsem, jak operátoři zírají na špatně navlhčené spoje a obviňují kontaminaci slitiny, obviňují dobu setrvání, obviňují tok dusíku-všechno kromě toho, co je zřejmé. Nejprve zkontrolujte pokrytí tokem. Devadesát procent selhání smáčení má původ v nedostatečném toku dosahujícím oblasti kloubu.

Tavidla na bázi kalafuny- dominují vlnovému pájení z důvodů, které sahají po staletí zpět. Aktivní složka-kyselina abietová, C19H29COOH-pochází z pryskyřice borovice destilací a čištěním. To není žádná sofistikovaná chemie. Starověcí kovodělníci používali borovou smůlu. Moderní formulace jen lépe řídí proměnné.

Kyselina abietová taje při 172-175 stupních, pohodlně pod tradičním cíno{5}}olovnatým eutektikem při 183 stupních. Na načasování záleží. Chcete aktivaci tavidla před kontaktem pájky o zlomky sekund-po dobu dostatečně dlouhou k odstranění oxidů a dostatečně krátkou, aby vyčištěný povrch před příchodem pájky znovu nezoxidoval.

Aktivační mechanismus zahrnuje acid{0}}zásadité reakce mezi karboxylovými skupinami a oxidy kovů:

RCOOH + CuO → RCOO-Cu + H2O

Měď se váže v soli rozpustné v kalafuně-. Reakční produkty se rozpouštějí v roztaveném tavidle a jsou unášeny pryč z rozhraní spoje. Zůstává čistý kov. Pájka mokrá.

Bezolovnatý-změnil toto načasování vše. SAC305 liquidus sedí na 217-220 stupních. Těchto 35-40 stupňů navíc znamená, že vaše tavidlo musí zůstat chemicky aktivní déle, než jej tepelný rozklad učiní nepoužitelným. Tradiční kalafunové směsi navržené pro procesy 63/37 často nedosahují při teplotách bez olova{11}}– vyčerpaly svou kapacitu odstraňovat oxidy ještě předtím, než pájka vůbec dorazí.

„Ne-čisté“ neznamená „bez zbytků“. To znamená, že zbytek teoreticky nezpůsobí problémy se spolehlivostí, pokud zůstane na desce.

Teoreticky.

Skutečnost spočívá v tom, že výrobci tavidel provádějí testování SIR při 85 stupních / 85 % relativní vlhkosti na hřebenových vzorech IPC{2}}B-24 a prokazují, že jejich zbytky udržují izolační odpor 100 megaohmů po dobu 168 hodin v kontrolovaných laboratorních podmínkách. Zda to znamená, že váš produkt přežije deset let v automobilovém motorovém prostoru nebo v průmyslovém prostředí se skutečnou kontaminací, je zcela jiná otázka.

Žádná-čistá tavidla neobsahují 1-5% obsah pevných látek-většinou slabé organické kyseliny s možná trochou kalafuny nebo syntetické pryskyřice. Formulace záměrně obětují aktivitu pro neškodnost reziduí. Kompromis funguje, když vaše součástky mají čerstvé, pájitelné povrchy. Velkolepě selže, když zásobování pochází z oxidovaných dílů od dodavatele v Shenzhenu, který skladuje zásoby ve skladu -nekontrolovaném klimatem.

Každý smluvní výrobce, se kterým jsem spolupracoval, má po ruce ve vodě-rozpustné tavidlo pro desky, které ne-odmítá řádně pájet. Oficiální dokumentace procesu může pro všechno specifikovat ORL0 no-nečisté. Realita výrobního prostředí zahrnuje změnu chemie, když míra vad stoupá.

Ve vodě-rozpustné tavidla obsahují organické kyseliny-adipovou, citrónovou, jantarovou-na úrovních aktivity, díky nimž kalafunové přípravky vypadají jemně. Vyšší obsah kyselin agresivně napadá oxidy. Smáčení se děje rychle. Zlepšuje se výplň otvorů. Klouby vypadají leskle.

Zbytky jsou také dostatečně žíravé, aby zničily váš produkt.

Nakonec ne. Ne teoreticky. Aktivně žíravý. Ponechejte ve vodě-rozpustné zbytky na poháněné desce přes noc a sledujte, jak mezi jednotlivými stopami rostou dendrity. Iontová kontaminace vytváří vodivé cesty absorpcí vlhkosti. Následuje elektrochemická migrace. Komponenty selžou.

Ve vodě-rozpustné procesy vyžadují mytí. Čištění vodou, obvykle při 140 °F s deionizovanou vodou, odstraňuje soli tavidla dříve, než způsobí poškození. Každá deska. Pokaždé. Žádné výjimky.

Krok čištění zvyšuje náklady-na vybavení, úpravu vody, sušení a testování iontové kontaminace. Výrobní inženýři to nenávidí. Ale u silných desek s dlouhými sudy nebo součástek se silně zoxidovanými vývody nebo v jakékoli situaci, kdy výplň otvoru vyžaduje maximální aktivitu tavidla, zůstává vodou rozpustná- jediná chemie, která spolehlivě funguje.

IPC J-STD-004 je klasifikuje jako typy ORH nebo dokonce INH. "H" znamená vysokou aktivitu. Klasifikační systém existuje speciálně proto, aby varoval lidi před korozním potenciálem.

Pěnové tavidlo funguje tak, že probublává stlačený vzduch skrz porézní kámen ponořený do tavidla a vytváří stojatou hlavu pěny, která se dotýká spodní strany desky. Proces existuje od 70. let 20. století. Je to jednoduché, levné a spolehlivé při správné údržbě.

Také rozděluje tok nerovnoměrně.

Pěnová hlava se zhroutí, když projdou desky s nepravidelnou spodní topografií. Velké součástky nalepené na pájené straně vytvářejí stíny. Spotřeba tavidla se mění s okolní vlhkostí. Porézní kámen se ucpe zaschlými zbytky, pokud někdo zapomene vypustit nádrž před odstavením.

Strávil jsem celé směny řešením problémů s tavičem pěny. Zablokování kamínky se klasicky-projevuje jako snížená výška pěny, kterou operátoři kompenzují zvýšením tlaku vzduchu, který vytváří nestabilní pěnu, která se během přepravy desky zhroutí, což má za následek skvrnité pokrytí, které se projevuje náhodným přeskakováním pájení. Oprava vyžaduje vypuštění, vyčištění, někdy i úplnou výměnu kamene. Mezitím se výroba zastaví.

Rozprašovací tok rozprašuje tok kapaliny tryskami a ukládá kontrolované množství přesně tam, kde je naprogramováno. Rovnoměrnost pokrytí se dramaticky zlepšuje. Spotřeba tavidla klesá, protože neudržujete neustále se odpařující zásobník pěny. Procesní parametry-objem stříkání, rychlost posuvu, tlak vzduchového nože-předvídatelně reagují na nastavení.

Stříkací systémy jsou dražší. Ucpávají se, pokud někdo používá tavidlo s vysokým obsahem pevných látek bez úpravy plánů údržby. Ale pro jakýkoli objem výroby odůvodňující kapitálové náklady sprej překonává pěnu.

Novější ultrazvukové atomizační systémy rozdrobují tok na jemnější kapičky než vzduch-asistovaný sprej, čímž zlepšují pronikání do stísněných prostor. Zda to záleží na konkrétním návrhu desky, závisí zcela na geometrii.

Bezolovnatá-pájka nevyplňuje otvory jako cín-olovo.

Fyzika zahrnuje povrchové napětí a rychlost smáčení. SAC305 vykazuje vyšší povrchové napětí než 63/37 – zhruba 500 mN/m oproti 470 mN/m. Roztavená slitina odolává zatékání do úzkých sudů. Kapilární vzestup trpí. Filety na vrchní straně se objevují tenké nebo zcela chybí.

Tok může částečně kompenzovat. Formulace s vyšší aktivitou snižují účinné povrchové napětí díky lepšímu odstraňování oxidů a zlepšují kapilární účinek. Rozšířené předehřívání zajišťuje, že se těkavé látky z toku úplně odpaří před kontaktem s vlnou, čímž se maximalizuje koncentrace zbytkového aktivátoru v kritickém okamžiku. Nižší rychlosti dopravníku prodlužují dobu kontaktu, což dává pájce větší možnost vzlínání směrem nahoru.

Ale existují limity.

Desky tlustší než 0,093 palce s poměrem stran přesahujícím 8:1 jsou výzvou i pro agresivní chemické toky. Délka hlavně jednoduše překračuje to, co může kapilární akce dosáhnout za dostupnou dobu prodlevy. Buď prodloužíte dobu kontaktu, dokud součásti neohrozí tepelné poškození, nebo přijmete neúplné naplnění jako nevyhnutelné omezení procesu.

Někteří výrobci to řeší selektivním pájením na problematické spoje. Jiní přepracovali geometrii podložky. Nikdo nenašel řešení-jediné tavidla pro sudy s vysokým-poměrem-poměru stran se slitinami bez olova-. Fyzika to nedovolí.

Regulace těkavých organických sloučenin si vynutila přeformulování tavidla v celém průmyslu. Tradiční tavidla na bázi alkoholu-uvolňují během aplikace páry isopropanolu a předehřívají se dostatečně-, aby vyvolaly problémy s dodržováním životního prostředí v jurisdikcích s přísnými požadavky na kvalitu ovzduší.

Formulace bez VOC-používají jako nosné rozpouštědlo vodu. Pracují. Také se chovají jinak.

Voda se odpařuje pomaleji než isopropanol. Předehřívací zóny vyžadují prodloužení nebo vyšší teploty k dosažení ekvivalentního odstranění rozpouštědla. Pomalejší schnutí ovlivňuje, jak se tavidlo rozděluje po nepravidelných površích. Charakteristiky zbytků se mění, protože různé kinetiky odpařování nosiče mění to, co zůstane po tepelné expozici.

Přechod z tavidla-na bázi alkoholu-bez obsahu VOC nikdy nenahradí-náhradu. Rekvalifikace procesu je povinná. Kdokoli, kdo vám tvrdí opak, se ve skutečnosti nepokusil o přechod na vysoce-spolehlivý produkt.

Solders

Schéma klasifikace toku IPC nahradilo staré vojenské normy QQ-S-571 maticí označení: složení (RO pro kalafunu, RE pro pryskyřici, OR pro organické, IN pro anorganické) kombinované s úrovní aktivity (L/M/H pro nízkou/střední/vysokou) a obsahem halogenidů (0 nebo 1).

ROL0 tedy označuje tok na bázi kalafuny, s nízkou-aktivitou, bez-halogenidů. ORM1 znamená organické složení, střední aktivitu, přítomné halogenidy.

Systém pomáhá porovnávat produkty napříč výrobci. Neřekne vám, zda konkrétní tavidlo bude fungovat pro vaši aplikaci. Dvě tavidla ROL0 od různých dodavatelů mohou vykazovat podstatně odlišný smáčecí výkon, protože klasifikace měří specifické testovací parametry-měděné zrcadlo, SIR, koroze-ne celkovou schopnost procesu.

Použijte klasifikaci pro počáteční screening. Při rozhodování o výrobě důvěřujte vlastnímu testování kvalifikace.

Halogenidové aktivátory-typicky chloridové nebo bromidové sloučeniny, jako je diethylamoniumchlorid-dramaticky zlepšují rychlost smáčení. Napadají oxidy rychleji než alternativy organických kyselin. U oxidovaných komponentů nebo povrchových úprav OSP z holé mědi je tok aktivovaný halogenidy{4}} často rozdílem mezi přijatelnými výtěžnostmi procesu a neustálým přepracováním.

Zbytky zůstávají iontové. Při vystavení vlhkosti zbytky halogenidů absorbují vlhkost a stávají se vodivými. Elektrochemická migrace se zrychluje. Inženýři spolehlivosti dokumentují poruchy v terénu, které se vysledovaly až k dendritickému růstu roky po montáži.

Vysoce{0}}spolehlivé aplikace-letecký, lékařský, vojenský-často zakazují tok obsahující halogenid-bez ohledu na klasifikaci aktivity. Spotřební elektronika toleruje halogenidy, protože životnost produktů nepřesahuje desetiletí a provozní prostředí jen zřídka kombinuje vysokou vlhkost s nepřetržitým napájením.

Volba zahrnuje explicitní přijetí rizika. Halogenidy zlepšují vyrobitelnost za cenu dlouhodobého-korozního potenciálu. Žádné-čisté formulace s halogenidy (označení L1, M1) nevyžadují zvláštní kontrolu, protože zbytek je navržen tak, aby zůstal na desce neomezeně dlouho.

Kapalné tavidlo přichází od dodavatelů se specifikovaným obsahem pevných látek-možná 2 % pro sprej bez-čištění, 15 % pro pěnovou kalafunu. Během používání se rozpouštědlo odpařuje. Hustota stoupá. Zvyšuje se aktivita na jednotku objemu.

Bez monitorování se tok, který začal na 2 % pevných látek, plíží k 3 % nebo 4 %. Aplikované objemy zůstávají konstantní, protože nikdo neměnil nastavení spreje. Desky dostávají podstatně více aktivního materiálu, než pro který byl proces kvalifikován. Úroveň reziduí překračuje očekávání. Shoda SIR se stává spornou.

Každá operace pájení vlnou by měla denně měřit hustotu toku. Refraktometry fungují, i když speciální měřiče hustoty toku poskytují vyšší přesnost. Měření trvá třicet sekund. Alternativou je zjištění během auditů kvalifikace zákazníků, že váš proces se před šesti měsíci posunul mimo specifikaci.

Tavidlo na bázi kalafuny-obsahuje sloučeniny s konjugovanými dvojnými vazbami, které jsou náchylné k oxidační polymeraci. Skladujte v teple, vystavujte světlu, nádoby ponechejte neuzavřené-tavidlo degraduje. Zvyšuje se viskozita. Smáčivost klesá. Co fungovalo minulý měsíc, dnes selhává.

Výrobci uvádějí skladování mezi 15-25 stupni. Myslí to vážně.

Viděl jsem výrobní linky, jak řeší závady phantomového pájení celé týdny, než někdo zkontroloval, zda jsou bubny s tavidly uloženy vedle výfukového potrubí předehřívání. Tavidlo se během skladování v podstatě uvařilo. Čerstvý materiál ze stejného čísla šarže fungoval normálně.

Výběr tavidla zahrnuje vyvážení aktivity vůči obavám z reziduí, přizpůsobení chemie vaší konkrétní pájitelnosti součástek a povrchové úpravě desky a poté ověření výkonu prostřednictvím skutečných výrobních zkoušek. Specifikace datového listu poskytují výchozí body, nikoli záruky. Klasifikační systém nabízí slovní zásobu pro diskusi o možnostech, nikoli předpovědi úspěchu.

Základní úkol-odstranění oxidů, aby pájka smáčela kov-se nezměnila od doby, kdy dávní řemeslníci objevili, že borová smola pomáhá spojovat bronz. Moderní složení se optimalizují podle současných omezení: bezolovnaté-teploty, environmentální předpisy, geometrie s vysokou-hustotou, požadavky na spolehlivost prodlužující životnost produktů.

Když se pájení nezdaří, zkontrolujte nejprve tavidlo. Zkontrolujte pokrytí, zkontrolujte aktivaci, zkontrolujte, zda chemie skutečně odpovídá podmínkám vašeho procesu. Odpověď je obvykle jednodušší, než si kdokoli chce připustit.