เทคโนโลยีฟลักซ์

แนวคิดเรื่องการไม่ทำความสะอาด

⑴การไม่ทำความสะอาดคืออะไร [3]

การไม่ทำความสะอาดหมายถึงการใช้ปริมาณของแข็งต่ำ ฟลักซ์ที่ไม่กัดกร่อนในการผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ การเชื่อมในสภาพแวดล้อมก๊าซเฉื่อย และสารตกค้างบนแผงวงจรหลังการเชื่อมมีขนาดเล็กมาก ไม่มีฤทธิ์กัดกร่อน และมี ความต้านทานฉนวนพื้นผิวสูง (SIR) ภายใต้สถานการณ์ปกติ ไม่จำเป็นต้องทำความสะอาดเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานความสะอาดของไอออน (ระดับการปนเปื้อนของไอออน MIL-P-228809 มาตรฐานกองทัพสหรัฐฯ แบ่งออกเป็น: ระดับ 1 ≤ 1.5ugNaCl/cm2 ไม่มีมลพิษ ระดับ 2 ≤ 1.5~5.0ugNACl/cm2 คุณภาพสูง ระดับ 3 ≤ 5.0~10.0ugNaCl/cm2 ตรงตามข้อกำหนด ระดับ 4 > 10.0ugNaCl/cm2 ไม่สะอาด) และสามารถเข้าสู่กระบวนการถัดไปได้โดยตรง ต้องชี้ให้เห็นว่า "ไร้การทำความสะอาด" และ "ไม่ทำความสะอาด" เป็นสองแนวคิดที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง สิ่งที่เรียกว่า "ไม่ทำความสะอาด" หมายถึงการใช้ฟลักซ์ขัดสนแบบดั้งเดิม (RMA) หรือฟลักซ์กรดอินทรีย์ในการผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ แม้ว่าจะมีสารตกค้างอยู่บนพื้นผิวกระดานหลังการเชื่อม แต่สามารถตอบสนองข้อกำหนดด้านคุณภาพของผลิตภัณฑ์บางอย่างได้โดยไม่ต้องทำความสะอาด ตัวอย่างเช่น ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ในครัวเรือน อุปกรณ์ภาพและเสียงระดับมืออาชีพ อุปกรณ์สำนักงานราคาประหยัด และผลิตภัณฑ์อื่นๆ มักจะ "ไม่ต้องทำความสะอาด" ในระหว่างการผลิต แต่ก็ไม่ใช่ "ไร้ความสะอาด" อย่างแน่นอน

⑵ ข้อดีของการไม่ทำความสะอาด

1 ปรับปรุงผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจ: หลังจากที่ไม่ทำความสะอาด ประโยชน์โดยตรงที่สุดคือไม่จำเป็นต้องทำความสะอาด จึงสามารถประหยัดแรงงาน อุปกรณ์ สถานที่ วัสดุ (น้ำ ตัวทำละลาย) และพลังงานในการทำความสะอาดได้จำนวนมาก ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากการไหลของกระบวนการสั้นลง ชั่วโมงการทำงานจึงลดลงและปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต

2. ปรับปรุงคุณภาพผลิตภัณฑ์: เนื่องจากไม่มีการใช้เทคโนโลยีการทำความสะอาด จึงจำเป็นต้องควบคุมคุณภาพของวัสดุอย่างเข้มงวด เช่น ประสิทธิภาพการกัดกร่อนของฟลักซ์ (ไม่อนุญาตให้ใช้เฮไลด์) ความสามารถในการบัดกรีของส่วนประกอบและแผงวงจรพิมพ์ ฯลฯ ; ในกระบวนการประกอบ จำเป็นต้องใช้วิธีการขั้นสูงบางอย่าง เช่น การพ่นฟลักซ์ การเชื่อมภายใต้การป้องกันก๊าซเฉื่อย เป็นต้น การดำเนินการตามกระบวนการไม่ทำความสะอาดสามารถหลีกเลี่ยงความเสียหายจากความเครียดในการทำความสะอาดต่อส่วนประกอบการเชื่อม ดังนั้น ไม่- ความสะอาดมีประโยชน์อย่างยิ่งต่อการปรับปรุงคุณภาพผลิตภัณฑ์

3 ประโยชน์ต่อการปกป้องสิ่งแวดล้อม: หลังจากใช้เทคโนโลยีที่ไม่สะอาดแล้ว สามารถหยุดการใช้สาร ODS ได้ และการใช้สารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOC) จะลดลงอย่างมาก ซึ่งส่งผลเชิงบวกต่อการปกป้องชั้นโอโซน

ข้อกำหนดด้านวัสดุ

⑴ ฟลักซ์ที่ไม่สะอาด

เพื่อให้พื้นผิวบอร์ด PCB หลังการเชื่อมถึงระดับคุณภาพที่กำหนดโดยไม่ต้องทำความสะอาด การเลือกฟลักซ์เป็นสิ่งสำคัญ โดยปกติแล้ว ข้อกำหนดต่อไปนี้จะบังคับใช้กับฟลักซ์แบบไม่ต้องทำความสะอาด:

1 ปริมาณของแข็งต่ำ: น้อยกว่า 2%

ฟลักซ์แบบดั้งเดิมมีปริมาณของแข็งสูง (20-40%) ปริมาณของแข็งปานกลาง (10-15%) และมีปริมาณของแข็งต่ำ (5-10%) หลังจากเชื่อมด้วยฟลักซ์เหล่านี้ พื้นผิวบอร์ด PCB จะมีสารตกค้างไม่มากก็น้อย ในขณะที่ปริมาณของแข็งของฟลักซ์ที่ไม่ต้องทำความสะอาดจะต้องน้อยกว่า 2% และไม่สามารถมีขัดสนได้ ดังนั้นจึงไม่มีสารตกค้างบนกระดาน พื้นผิวหลังการเชื่อม

② ไม่กัดกร่อน: ปราศจากฮาโลเจน ความต้านทานของฉนวนพื้นผิว>1.0×1,011Ω

ฟลักซ์บัดกรีแบบดั้งเดิมมีปริมาณของแข็งสูง ซึ่งสามารถ "ห่อหุ้ม" สารอันตรายบางชนิดหลังการเชื่อม แยกสารเหล่านั้นจากการสัมผัสกับอากาศ และสร้างชั้นป้องกันฉนวน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากมีปริมาณของแข็งต่ำมาก ฟลักซ์บัดกรีแบบไม่ต้องทำความสะอาดจึงไม่สามารถสร้างชั้นป้องกันที่เป็นฉนวนได้ หากส่วนประกอบที่เป็นอันตรายจำนวนเล็กน้อยยังคงอยู่บนพื้นผิวบอร์ด จะทำให้เกิดผลเสียร้ายแรง เช่น การกัดกร่อนและการรั่วไหล ดังนั้นฟลักซ์บัดกรีที่ไม่ทำความสะอาดจึงไม่ได้รับอนุญาตให้มีส่วนประกอบของฮาโลเจน

โดยปกติวิธีการต่อไปนี้จะใช้เพื่อทดสอบการกัดกร่อนของฟลักซ์บัดกรี:

ก. การทดสอบการกัดกร่อนของกระจกทองแดง: ทดสอบการกัดกร่อนในระยะสั้นของฟลักซ์บัดกรี (วางประสาน)

ข. การทดสอบกระดาษทดสอบซิลเวอร์โครเมต: ทดสอบปริมาณเฮไลด์ในฟลักซ์บัดกรี

ค. การทดสอบความต้านทานของฉนวนพื้นผิว: ทดสอบความต้านทานของฉนวนพื้นผิวของ PCB หลังจากการบัดกรีเพื่อตรวจสอบความน่าเชื่อถือของประสิทธิภาพทางไฟฟ้าในระยะยาวของฟลักซ์บัดกรี (สารบัดกรี)

ง. การทดสอบการกัดกร่อน: ทดสอบการกัดกร่อนของสารตกค้างบนพื้นผิว PCB หลังจากการบัดกรี

จ. ทดสอบระดับการลดระยะห่างของตัวนำบนพื้นผิว PCB หลังการเชื่อม

3 ความสามารถในการบัดกรี: อัตราการขยายตัว ≥ 80%

ความสามารถในการบัดกรีและการกัดกร่อนเป็นคู่ของตัวบ่งชี้ที่ขัดแย้งกัน เพื่อให้ฟลักซ์มีความสามารถบางอย่างในการกำจัดออกไซด์และรักษาระดับของกิจกรรมไว้ตลอดกระบวนการอุ่นและการเชื่อม จะต้องมีกรดอยู่บ้าง ที่ใช้กันมากที่สุดในฟลักซ์แบบไม่ต้องทำความสะอาดคือซีรีส์กรดอะซิติกที่ไม่ละลายน้ำ และสูตรนี้ยังอาจรวมถึงเอมีน แอมโมเนีย และเรซินสังเคราะห์ สูตรที่แตกต่างกันจะส่งผลต่อกิจกรรมและความน่าเชื่อถือ บริษัทต่างๆ มีข้อกำหนดและตัวชี้วัดการควบคุมภายในที่แตกต่างกัน แต่ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดด้านคุณภาพการเชื่อมสูงและการใช้งานที่ไม่กัดกร่อน

กิจกรรมของฟลักซ์มักจะวัดด้วยค่า pH ควรควบคุมค่า pH ของฟลักซ์ที่ไม่ต้องทำความสะอาดภายในสภาวะทางเทคนิคที่ระบุโดยผลิตภัณฑ์ (ค่า pH ของผู้ผลิตแต่ละรายจะแตกต่างกันเล็กน้อย)

④ปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านการคุ้มครองสิ่งแวดล้อม: ปลอดสารพิษ ไม่มีกลิ่นระคายเคืองรุนแรง โดยทั่วไปไม่มีมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม และการทำงานที่ปลอดภัย

⑵แผงวงจรและส่วนประกอบที่ไม่ต้องทำความสะอาด

ในการใช้กระบวนการเชื่อมแบบไม่ต้องทำความสะอาด ความสามารถในการบัดกรีและความสะอาดของแผงวงจรและส่วนประกอบเป็นประเด็นสำคัญที่ต้องได้รับการควบคุม เพื่อให้มั่นใจถึงความสามารถในการบัดกรี ผู้ผลิตควรเก็บไว้ในอุณหภูมิคงที่และสภาพแวดล้อมที่แห้ง และควบคุมการใช้งานอย่างเคร่งครัดภายในระยะเวลาการเก็บรักษาที่มีประสิทธิภาพ โดยมีเงื่อนไขว่าซัพพลายเออร์จะต้องรับประกันความสามารถในการบัดกรี เพื่อให้มั่นใจถึงความสะอาด สภาพแวดล้อมและข้อกำหนดการปฏิบัติงานจะต้องได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวดในระหว่างกระบวนการผลิตเพื่อหลีกเลี่ยงมลภาวะจากมนุษย์ เช่น รอยมือ รอยเหงื่อ คราบมัน ฝุ่น ฯลฯ

กระบวนการเชื่อมที่ไม่สะอาด

หลังจากใช้ฟลักซ์แบบไม่ต้องทำความสะอาด แม้ว่ากระบวนการเชื่อมยังคงไม่เปลี่ยนแปลง วิธีการนำไปใช้และพารามิเตอร์กระบวนการที่เกี่ยวข้องจะต้องปรับให้เข้ากับข้อกำหนดเฉพาะของเทคโนโลยีที่ไม่สะอาด เนื้อหาหลักมีดังนี้:

⑴ การเคลือบฟลักซ์

เพื่อให้ได้ผลดีโดยไม่ต้องทำความสะอาด กระบวนการเคลือบฟลักซ์จะต้องควบคุมพารามิเตอร์สองตัวอย่างเคร่งครัด ได้แก่ ปริมาณของแข็งของฟลักซ์และปริมาณการเคลือบ

โดยปกติแล้ว การใช้ฟลักซ์มีสามวิธี: วิธีเกิดฟอง วิธียอดคลื่น และวิธีการพ่น ในกระบวนการแบบไม่ต้องทำความสะอาด วิธีการเกิดฟองและวิธีคลื่นยอดนั้นไม่เหมาะสมด้วยเหตุผลหลายประการ ขั้นแรก ให้วางฟลักซ์ของวิธีเกิดฟองและวิธียอดคลื่นไว้ในภาชนะเปิด เนื่องจากปริมาณตัวทำละลายของฟลักซ์ที่ไม่ต้องทำความสะอาดนั้นสูงมาก จึงทำให้ระเหยได้ง่ายเป็นพิเศษ ซึ่งส่งผลให้ปริมาณของแข็งเพิ่มขึ้น ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากที่จะควบคุมองค์ประกอบของฟลักซ์ให้คงเดิมโดยวิธีแรงโน้มถ่วงจำเพาะในระหว่างกระบวนการผลิต และการระเหยของตัวทำละลายจำนวนมากยังทำให้เกิดมลพิษและของเสียด้วย ประการที่สอง เนื่องจากปริมาณของแข็งของฟลักซ์ที่ไม่ต้องทำความสะอาดมีค่าต่ำมาก จึงไม่เอื้อต่อการเกิดฟอง ประการที่สาม ไม่สามารถควบคุมปริมาณฟลักซ์ที่ใช้ในระหว่างการเคลือบได้ และการเคลือบไม่สม่ำเสมอ และมักจะมีฟลักซ์มากเกินไปที่ขอบของบอร์ด ดังนั้นทั้งสองวิธีนี้จึงไม่สามารถบรรลุผลการไม่ทำความสะอาดในอุดมคติได้

วิธีการพ่นเป็นวิธีการเคลือบฟลักซ์ล่าสุด และเหมาะที่สุดสำหรับการเคลือบฟลักซ์แบบไม่ต้องทำความสะอาด เนื่องจากฟลักซ์ถูกวางในภาชนะที่มีแรงดันที่ปิดสนิท ฟลักซ์หมอกจึงถูกพ่นออกผ่านหัวฉีดและเคลือบบนพื้นผิวของ PCB สามารถปรับปริมาณสเปรย์ ระดับการทำให้เป็นละออง และความกว้างของสเปรย์ของเครื่องพ่นได้ เพื่อให้สามารถควบคุมปริมาณฟลักซ์ที่ใช้ได้อย่างแม่นยำ เนื่องจากฟลักซ์ที่ใช้เป็นชั้นหมอกบางๆ ฟลักซ์บนพื้นผิวบอร์ดจึงมีความสม่ำเสมอมาก ซึ่งสามารถรับประกันได้ว่าพื้นผิวบอร์ดหลังการเชื่อมจะตรงตามข้อกำหนดที่ไม่ต้องทำความสะอาด ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากฟลักซ์ถูกปิดผนึกอย่างสมบูรณ์ในภาชนะ จึงไม่จำเป็นต้องคำนึงถึงการระเหยของตัวทำละลายและการดูดซับความชื้นในบรรยากาศ ด้วยวิธีนี้ ความถ่วงจำเพาะ (หรือส่วนผสมที่มีประสิทธิภาพ) ของฟลักซ์สามารถคงไว้ไม่เปลี่ยนแปลง และไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนก่อนที่จะหมด เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีเกิดฟองและวิธียอดคลื่น ปริมาณฟลักซ์สามารถลดลงได้มากกว่า 60% ดังนั้นวิธีการเคลือบแบบสเปรย์จึงเป็นกระบวนการเคลือบที่ต้องการในกระบวนการไม่ทำความสะอาด

เมื่อใช้กระบวนการเคลือบสเปรย์ ต้องสังเกตว่าเนื่องจากฟลักซ์มีตัวทำละลายที่ติดไฟได้มากกว่า ไอตัวทำละลายที่ปล่อยออกมาระหว่างการฉีดพ่นจึงมีความเสี่ยงที่จะเกิดการระเบิด ดังนั้นอุปกรณ์จึงต้องมีสิ่งอำนวยความสะดวกด้านไอเสียที่ดีและอุปกรณ์ดับเพลิงที่จำเป็น

⑵ การอุ่นเครื่อง

หลังจากใช้ฟลักซ์ ชิ้นส่วนที่เชื่อมจะเข้าสู่กระบวนการอุ่น และส่วนที่ตัวทำละลายในฟลักซ์จะถูกระเหยโดยการอุ่นเพื่อเพิ่มกิจกรรมของฟลักซ์ หลังจากใช้ฟลักซ์แบบ no-clean แล้ว ช่วงอุณหภูมิอุ่นที่เหมาะสมที่สุดคือเท่าใด?

การปฏิบัติได้พิสูจน์แล้วว่าหลังจากใช้ฟลักซ์แบบไม่ต้องทำความสะอาด หากยังคงใช้อุณหภูมิอุ่นแบบดั้งเดิม (90±10°C) ในการควบคุม อาจเกิดผลเสียตามมา เหตุผลหลักคือฟลักซ์ที่ไม่ทำความสะอาดนั้นมีปริมาณของแข็งต่ำ ฟลักซ์ปราศจากฮาโลเจนซึ่งมีฤทธิ์ต่ำโดยทั่วไป และตัวกระตุ้นของสารนั้นแทบจะไม่สามารถกำจัดออกไซด์ของโลหะที่อุณหภูมิต่ำได้ เมื่ออุณหภูมิอุ่นเพิ่มขึ้น ฟลักซ์จะค่อยๆ เริ่มทำงาน และเมื่ออุณหภูมิสูงถึง 100°C สารออกฤทธิ์จะถูกปล่อยออกมาและทำปฏิกิริยาอย่างรวดเร็วกับโลหะออกไซด์ นอกจากนี้ ปริมาณตัวทำละลายของฟลักซ์ที่ไม่ต้องทำความสะอาดยังค่อนข้างสูง (ประมาณ 97%) หากอุณหภูมิอุ่นไม่เพียงพอ ตัวทำละลายจะไม่สามารถระเหยได้เต็มที่ เมื่อการเชื่อมเข้าสู่อ่างดีบุก เนื่องจากการระเหยอย่างรวดเร็วของตัวทำละลาย สารบัดกรีที่หลอมละลายจะกระเด็นและก่อตัวเป็นลูกประสาน หรืออุณหภูมิที่แท้จริงของจุดเชื่อมจะลดลง ส่งผลให้ข้อต่อบัดกรีไม่ดี ดังนั้นการควบคุมอุณหภูมิอุ่นในกระบวนการไม่ทำความสะอาดจึงเป็นอีกจุดเชื่อมโยงที่สำคัญ โดยปกติจะต้องมีการควบคุมที่ขีดจำกัดบนของข้อกำหนดดั้งเดิม (100°C) หรือสูงกว่า (ตามกราฟอุณหภูมิแนะนำของซัพพลายเออร์) และควรมีเวลาอุ่นเครื่องเพียงพอสำหรับให้ตัวทำละลายระเหยออกไปจนหมด

⑶ การเชื่อม

เนื่องจากข้อจำกัดที่เข้มงวดเกี่ยวกับปริมาณของแข็งและการกัดกร่อนของฟลักซ์ ประสิทธิภาพการบัดกรีจึงถูกจำกัดอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ เพื่อให้ได้คุณภาพการเชื่อมที่ดี จะต้องนำเสนอข้อกำหนดใหม่สำหรับอุปกรณ์การเชื่อม ซึ่งจะต้องมีฟังก์ชันการป้องกันก๊าซเฉื่อย นอกเหนือจากการใช้มาตรการข้างต้นแล้ว กระบวนการไม่ทำความสะอาดยังต้องมีการควบคุมพารามิเตอร์กระบวนการต่างๆ ของกระบวนการเชื่อมอย่างเข้มงวดมากขึ้น ซึ่งส่วนใหญ่รวมถึงอุณหภูมิในการเชื่อม เวลาในการเชื่อม ความลึกของการเชื่อม PCB และมุมการส่งผ่าน PCB ตามการใช้ฟลักซ์แบบไม่ต้องทำความสะอาดประเภทต่างๆ ควรปรับพารามิเตอร์กระบวนการต่างๆ ของอุปกรณ์บัดกรีแบบคลื่นเพื่อให้ได้ผลการเชื่อมแบบไม่ต้องทำความสะอาดที่น่าพอใจ