ฟังก์ชั่นและประเภทของฟลักซ์

สารออกฤทธิ์หลักในฟลักซ์คือขัดสนซึ่งจะถูกย่อยสลายด้วยดีบุกที่อุณหภูมิประมาณ 260 องศาเซลเซียส ดังนั้นอุณหภูมิของอ่างดีบุกจึงไม่ควรสูงเกินไป

ฟลักซ์เป็นสารเคมีที่ส่งเสริมการเชื่อม ในการบัดกรีถือเป็นวัสดุเสริมที่ขาดไม่ได้และบทบาทของมันมีความสำคัญอย่างยิ่ง

ละลายฟิล์มออกไซด์ของพาเรนต์ประสาน

ในบรรยากาศ พื้นผิวของวัสดุหลักที่บัดกรีจะถูกปกคลุมด้วยฟิล์มออกไซด์เสมอ และมีความหนาประมาณ 2×10-9~2×10-8m ในระหว่างการเชื่อม ฟิล์มออกไซด์จะป้องกันไม่ให้สารบัดกรีเปียกวัสดุหลักอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ และการเชื่อมไม่สามารถดำเนินการได้ตามปกติ ดังนั้น ต้องใช้ฟลักซ์กับพื้นผิวของวัสดุหลักเพื่อลดออกไซด์บนพื้นผิวของวัสดุหลัก เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการกำจัดฟิล์มออกไซด์

ปฏิกิริยารีออกซิเดชั่นของวัสดุหลักที่ถูกบัดกรี

วัสดุหลักจะต้องได้รับความร้อนในระหว่างกระบวนการเชื่อม ที่อุณหภูมิสูง พื้นผิวโลหะจะเร่งการเกิดออกซิเดชัน ดังนั้นฟลักซ์ของเหลวจึงปกคลุมพื้นผิวของวัสดุต้นกำเนิดและบัดกรีเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชัน

ความตึงเครียดของการบัดกรีหลอมเหลว

พื้นผิวของโลหะบัดกรีหลอมเหลวมีความตึงเครียดบางอย่าง เช่นเดียวกับฝนที่ตกลงบนใบบัว ซึ่งจะควบแน่นเป็นหยดกลมทันทีเนื่องจากแรงตึงผิวของของเหลว แรงตึงผิวของโลหะบัดกรีหลอมเหลวจะป้องกันไม่ให้ไหลลงสู่พื้นผิวของวัสดุฐาน ซึ่งส่งผลต่อการเปียกตามปกติ เมื่อฟลักซ์ปกคลุมพื้นผิวของโลหะบัดกรีหลอมเหลว จะสามารถลดแรงตึงผิวของโลหะบัดกรีเหลว และปรับปรุงประสิทธิภาพการเปียกได้อย่างมาก

ปกป้องวัสดุฐานการเชื่อม

ชั้นป้องกันพื้นผิวเดิมของวัสดุที่จะเชื่อมถูกทำลายในระหว่างกระบวนการเชื่อม ฟลักซ์ที่ดีสามารถคืนบทบาทของการปกป้องวัสดุการเชื่อมได้อย่างรวดเร็วหลังการเชื่อม สามารถเร่งการถ่ายเทความร้อนจากปลายหัวแร้งไปยังหัวแร้งและพื้นผิวของวัตถุที่จะเชื่อม ฟลักซ์ที่เหมาะสมยังสามารถทำให้ข้อต่อบัดกรีสวยงามได้

มีประสิทธิภาพ

⑴ ฟลักซ์ควรมีช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสม มันเริ่มทำงานก่อนที่โลหะบัดกรีจะละลาย และมีบทบาทที่ดีขึ้นในการขจัดฟิล์มออกไซด์ และลดแรงตึงผิวของโลหะบัดกรีเหลวในระหว่างกระบวนการบัดกรี จุดหลอมเหลวของฟลักซ์ควรต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของโลหะบัดกรี แต่ไม่ควรแตกต่างกันเกินไป

⑵ ฟลักซ์ควรมีเสถียรภาพทางความร้อนที่ดีและอุณหภูมิเสถียรภาพทางความร้อนโดยทั่วไปไม่ควรน้อยกว่า 100 ℃

⑶ ความหนาแน่นของฟลักซ์ควรน้อยกว่าความหนาแน่นของของเหลวบัดกรี เพื่อให้ฟลักซ์สามารถกระจายอย่างสม่ำเสมอบนพื้นผิวของโลหะที่จะเชื่อม โดยครอบคลุมบัดกรีและพื้นผิวของโลหะที่จะเชื่อมแบบบาง ฟิล์ม สามารถแยกอากาศได้อย่างมีประสิทธิภาพและส่งเสริมการทำให้โลหะบัดกรีเปียกกับวัสดุหลัก

⑷ สารตกค้างของฟลักซ์ไม่ควรมีฤทธิ์กัดกร่อนและทำความสะอาดง่าย ไม่ควรตกตะกอนก๊าซพิษและเป็นอันตราย ควรมีความต้านทานที่ละลายน้ำได้และความต้านทานของฉนวนที่ตรงตามข้อกำหนดของอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ ไม่ควรดูดซับความชื้นและทำให้เกิดเชื้อรา ควรมีคุณสมบัติทางเคมีที่เสถียรและจัดเก็บง่าย [2]

ประเภท

ฟลักซ์สามารถแบ่งได้เป็นฟลักซ์บัดกรีแบบจุ่มมือ ฟลักซ์บัดกรีแบบคลื่น และฟลักซ์สแตนเลสตามฟังก์ชัน สองอันแรกเป็นที่คุ้นเคยสำหรับผู้ใช้ส่วนใหญ่ ที่นี่เราจะอธิบายฟลักซ์เหล็กกล้าไร้สนิม ซึ่งเป็นสารเคมีที่ออกแบบมาสำหรับการเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมโดยเฉพาะ การเชื่อมทั่วไปทำได้เพียงเชื่อมพื้นผิวทองแดงหรือดีบุกเท่านั้น แต่ฟลักซ์สแตนเลสสามารถเชื่อมทองแดง เหล็ก แผ่นสังกะสี ชุบนิกเกิล สแตนเลสชนิดต่างๆ เป็นต้น

ฟลักซ์มีหลายประเภท ซึ่งสามารถแบ่งคร่าวๆ ออกเป็นสามกลุ่ม: อินทรีย์ อนินทรีย์ และเรซิน

เรซินฟลักซ์มักถูกสกัดจากสารคัดหลั่งของต้นไม้ เป็นผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติและไม่มีฤทธิ์กัดกร่อน ขัดสนเป็นตัวแทนของฟลักซ์ประเภทนี้ ดังนั้นจึงเรียกว่าฟลักซ์ขัดสน

เนื่องจากฟลักซ์มักใช้ร่วมกับบัดกรี จึงสามารถแบ่งออกเป็นฟลักซ์อ่อนและฟลักซ์แข็งที่สอดคล้องกับบัดกรี

ฟลักซ์อ่อน เช่น ฟลักซ์ขัดสน ฟลักซ์ผสมขัดสน วางประสาน และกรดไฮโดรคลอริก มักใช้ในการประกอบและบำรุงรักษาผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ ในโอกาสต่างๆควรเลือกตามชิ้นงานเชื่อมที่แตกต่างกัน

ฟลักซ์มีหลายประเภท ซึ่งโดยทั่วไปสามารถแบ่งออกเป็นซีรีส์อนินทรีย์ ซีรีส์อินทรีย์ และซีรีส์เรซิน ฟลักซ์อนุกรมอนินทรีย์

ฟลักซ์ซีรีส์อนินทรีย์มีการกระทำทางเคมีที่รุนแรงและประสิทธิภาพของฟลักซ์ที่ดีมาก แต่มีฤทธิ์กัดกร่อนได้ดีและเป็นของฟลักซ์ที่เป็นกรด เนื่องจากละลายในน้ำ จึงถูกเรียกว่าฟลักซ์ที่ละลายน้ำได้ ซึ่งมี 2 ประเภท ได้แก่ กรดอนินทรีย์และเกลืออนินทรีย์

ส่วนประกอบหลักของฟลักซ์ที่มีกรดอนินทรีย์ ได้แก่ กรดไฮโดรคลอริก กรดไฮโดรฟลูออริก เป็นต้น และส่วนประกอบหลักของฟลักซ์ที่มีเกลืออนินทรีย์ ได้แก่ ซิงค์คลอไรด์ แอมโมเนียมคลอไรด์ เป็นต้น ต้องทำความสะอาดอย่างเข้มงวดทันทีหลังการใช้งาน เนื่องจากยังมีเฮไลด์หลงเหลืออยู่ บนส่วนที่เชื่อมจะทำให้เกิดการกัดกร่อนอย่างรุนแรง ฟลักซ์ประเภทนี้มักจะใช้สำหรับการเชื่อมผลิตภัณฑ์ที่ไม่ใช่อิเล็กทรอนิกส์เท่านั้น ห้ามมิให้ใช้ฟลักซ์ซีรีส์อนินทรีย์ประเภทนี้ในการประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โดยเด็ดขาด

ออร์แกนิก

ผลฟลักซ์ของฟลักซ์ซีรีส์อินทรีย์อยู่ระหว่างฟลักซ์ซีรีส์อนินทรีย์และฟลักซ์ซีรีส์เรซิน นอกจากนี้ยังเป็นของฟลักซ์ที่เป็นกรดและละลายน้ำได้ ฟลักซ์ที่ละลายน้ำได้ที่มีกรดอินทรีย์จะขึ้นอยู่กับกรดแลคติคและกรดซิตริก เนื่องจากสารตกค้างจากการบัดกรีสามารถคงอยู่บนวัตถุบัดกรีได้เป็นระยะเวลาหนึ่งโดยไม่มีการกัดกร่อนอย่างรุนแรง จึงสามารถนำมาใช้ในการประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้ แต่โดยทั่วไปจะไม่ใช้ในการวางบัดกรี SMT เนื่องจากไม่มีความหนืดของฟลักซ์ขัดสน (ซึ่งป้องกันการเคลื่อนไหวของส่วนประกอบของแพทช์)

ซีรี่ส์เรซิน

ฟลักซ์ชนิดเรซินถูกใช้ในสัดส่วนที่ใหญ่ที่สุดในการเชื่อมผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากสามารถละลายได้ในตัวทำละลายอินทรีย์เท่านั้น จึงเรียกว่าฟลักซ์ตัวทำละลายอินทรีย์ และส่วนประกอบหลักคือขัดสน Rosin จะไม่ทำงานในสถานะของแข็งและจะทำงานเฉพาะในสถานะของเหลวเท่านั้น จุดหลอมเหลวของมันคือ 127°C และกิจกรรมสามารถอยู่ได้นานถึง 315°C อุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการบัดกรีคือ 240-250°C ดังนั้นจึงอยู่ในช่วงอุณหภูมิที่ใช้งานของขัดสน และสารตกค้างจากการบัดกรีไม่มีปัญหาการกัดกร่อน ลักษณะเหล่านี้ทำให้ขัดสนเป็นฟลักซ์ที่ไม่กัดกร่อน และใช้กันอย่างแพร่หลายในการเชื่อมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

สำหรับความต้องการใช้งานที่แตกต่างกัน ฟลักซ์ขัดสนมีสามรูปแบบ: ของเหลว ของเหลวข้น และของแข็ง ฟลักซ์ของแข็งเหมาะสำหรับการบัดกรีเหล็ก ในขณะที่ฟลักซ์ของเหลวและเพสต์เหมาะสำหรับการบัดกรีแบบคลื่น

ในการใช้งานจริง พบว่าเมื่อขัดสนเป็นโมโนเมอร์ กิจกรรมทางเคมีของมันจะอ่อนแอ และมักจะไม่เพียงพอที่จะส่งเสริมให้โลหะบัดกรีเปียก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเพิ่มตัวกระตุ้นจำนวนเล็กน้อยเพื่อปรับปรุงกิจกรรมของมัน ฟลักซ์ซีรีส์ Rosin แบ่งออกเป็นสี่ประเภท: ขัดสนที่ไม่ทำงาน, ขัดสนที่เปิดใช้งานอย่างอ่อน, ขัดสนที่เปิดใช้งาน และขัดสนที่เปิดใช้งานขั้นสูง ตามการมีอยู่หรือไม่มีของตัวกระตุ้นและความแรงของฤทธิ์ทางเคมี พวกเขาเรียกว่า R, RMA, RA และ RSA ในมาตรฐาน US MIL และมาตรฐาน JIS ของญี่ปุ่นแบ่งออกเป็นสามเกรดตามปริมาณคลอรีนของฟลักซ์: AA (น้อยกว่า 0.1wt%), A (0.1~0.5wt %) และ B (0.5~1.0wt%)

1. Rosin ที่ไม่ใช้งาน (R): ประกอบด้วย Rosin บริสุทธิ์ที่ละลายในตัวทำละลายที่เหมาะสม (เช่น ไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์ เอทานอล ฯลฯ) ไม่มีตัวกระตุ้นอยู่ในนั้น และความสามารถในการกำจัดฟิล์มออกไซด์นั้นมีจำกัด ดังนั้นชิ้นส่วนที่เชื่อมจึงต้องมีความสามารถในการบัดกรีที่ดีมาก โดยปกติจะใช้ในบางวงจรที่ไม่อนุญาตให้มีความเสี่ยงต่อการกัดกร่อนในระหว่างการใช้งาน เช่น เครื่องกระตุ้นหัวใจแบบฝัง

2. Rosin ที่ถูกกระตุ้นอย่างอ่อน (RMA): ตัวกระตุ้นที่เพิ่มเข้าไปในฟลักซ์ประเภทนี้ ได้แก่ กรดอินทรีย์ เช่น กรดแลคติค กรดซิตริก กรดสเตียริก และสารประกอบอินทรีย์พื้นฐาน หลังจากเติมสารกระตุ้นที่อ่อนแอเหล่านี้แล้ว ก็สามารถกระตุ้นให้เกิดการทำให้เปียกได้ แต่สารตกค้างบนวัสดุต้นกำเนิดยังคงไม่กัดกร่อน นอกเหนือจากผลิตภัณฑ์ด้านการบินและอวกาศที่มีความน่าเชื่อถือสูง หรือผลิตภัณฑ์ที่ติดตั้งบนพื้นผิวละเอียดซึ่งจำเป็นต้องทำความสะอาดแล้ว สินค้าอุปโภคบริโภคพลเรือนทั่วไป (เช่น เครื่องบันทึก โทรทัศน์ ฯลฯ) ยังไม่จำเป็นต้องตั้งค่ากระบวนการทำความสะอาดอีกด้วย เมื่อใช้ขัดสนที่เปิดใช้งานอย่างอ่อน ยังมีข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับความสามารถในการบัดกรีของชิ้นส่วนที่เชื่อมด้วย

3 แอคทิเวตโรซิน (RA) และซูเปอร์แอคติเวตโรซิน (RSA): ในฟลักซ์โรซินที่แอคติเวต ตัวกระตุ้นเข้มข้นที่เพิ่มเข้าไปนั้นรวมถึงสารประกอบอินทรีย์พื้นฐาน เช่น อะนิลีนไฮโดรคลอไรด์และไฮดราซีนไฮโดรคลอไรด์ กิจกรรมของฟลักซ์นี้ได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ แต่การกัดกร่อนของคลอไรด์ไอออนในสารตกค้างหลังการเชื่อมกลายเป็นปัญหาที่ไม่สามารถละเลยได้ ดังนั้นจึงไม่ค่อยมีการใช้ในการประกอบผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์โดยทั่วไป ด้วยการปรับปรุงตัวกระตุ้น จึงได้มีการพัฒนาตัวกระตุ้นที่สามารถสลายสารตกค้างให้เป็นสารที่ไม่กัดกร่อนที่อุณหภูมิการเชื่อม ซึ่งส่วนใหญ่เป็นอนุพันธ์ของสารประกอบอินทรีย์