助焊劑-免清洗技術及殘渣產(chǎn)生的不良影響與對策
1.免清洗的概念 (1)什么是免清洗 免潔洗是指在電子裝聯(lián)生產(chǎn)中采用低固態(tài)含量、無腐蝕性的助焊劑,在惰性氣體環(huán)境下焊接,焊后電路板上的殘留物極微、無腐蝕,且具有極高的表面絕緣電阻CSIR),一般情況下不需要清洗既能達到離子潔凈度的標準(美軍標MIL-P-228809離子污染等級劃分為:一級三1.5ugNaCl/cm2無污染;二級三1.5~5.0ugNACl/cm2質量高;三級三5.0~1O.OugNaCl/cm2符合要求:四級>1O.OugNaCl/cm2不干凈),呵’直接進入下道工序的工藝技術?! ”仨氈赋龅氖恰懊馇橄础迸c“不清洗”是**不同的2個概念,所謂“不清洗”是指在電子裝聯(lián)生產(chǎn)中采用傳統(tǒng)的松香助焊劑(RMA)或有機酸助焊劑,焊接后雖然板面留有一定的殘留物,但不用清i;t也能滿足某些產(chǎn)品的質量要求,如家用電子產(chǎn)品、**蘆視設備、低成本辦公設備等產(chǎn)品,它們生產(chǎn)時通常是“不情洗”的,但**不是“免清洗”?! ?2)免清洗的優(yōu)越性 ?、偬岣呓?jīng)濟效益:實現(xiàn)免清洗后,**直接的就是不必進行清洗工作,因此司以大量節(jié)約清洗人工、設備、場地、材料(水、溶劑)和能源的消耗,同時由于工藝流程的縮短,節(jié)約了工時·提高了生產(chǎn)效率?! 、谔岣弋a(chǎn)品質量:由于免清洗技術的實施,要求嚴格控制材料的質量,如助焊劑的腐蝕性能(不允許含有鹵化物)、元器件和印制電路板的可焊性等;在裝聯(lián)過程中,需要采用一些先進的工藝手段,女111噴算法涂敷助焊劑、在惰性氣體保護下焊接等。實施免消洗工藝,可避免清洗應力對焊接組件的損傷,間此免清洗對提高產(chǎn)品質量是極為有利的。 ?、塾欣诃h(huán)境保護:采用免清洗技術后,可停止使用ODS物質,也大幅度地減少了揮發(fā)性有機物(VOC)的使用,從而對保護臭氧層具有積極作用。 2.免清洗材料的要求 (1)免清洗助焊劑 要使焊接后的PCB板面不用潔洗就能達到規(guī)定的質量水平,助焊劑{的選擇是一個關鍵,通常對免清洗助焊劑有下列要求: ①低罔態(tài)含量:2o/o以下 傳統(tǒng)的助焊劑有較高的國態(tài)含量(20~40°/o)、中等的回態(tài)含量’(10~15%)手n較低的固態(tài)含量(5~10°/o),用這些助焊劑焊接后的PCB板而留有或多或少的殘留物,而免清洗助焊劑的固態(tài)含量要求低于2°/o,而且不能含有松香,因此焊后板面基本無殘留物?! 、跓o腐蝕性:不含鹵索、表面絕緣電阻>1.0x10什Q傳統(tǒng)的助焊劑慶|為有較高的罔態(tài)含量,焊接用可將部分有害物質“包裹起來飛隔絕與空氣的接觸,形成絕緣保護層。而免清洗助焊劑,由于極低的同態(tài)含量不能形成絕緣保護層,若有少量的有害成分殘留在板面上,就會導致腐蝕和漏電等嚴重不良后果。因此,免清洗助焊劑中不允許含有l(wèi)坷索成分。對助焊劑的腐蝕性通常采用下列幾種方法進行測試: a.銅鏡腐蝕測試:測試助焊劑(焊音〉(白短期腐蝕性 b.銘酸銀試紙測試:測試焊劑中鹵化物的含量 c.表而絕緣電阻測試:測試焊后PCB的表陌絕緣電阻,以確定焊.劑(焊音)的長期電學性能的可靠性 d.腐蝕性測試:測試焊后在PCB表面殘留物的腐蝕性 e.電遷移測試:測試焊后PCB表面導體間距減小的程度 ③可焊性:擴展率主80°/o 可焊性與腐蝕性是相互矛盾的一對指標,為了使用j焊劑具有一定的消除氧化物的能力,并且在預熱和焊接的整個過程中均能保持一定程度的活性,就必須包含某種酸。在免清洗助焊劑中用得**多的是非水溶性醋酸系列,配方中可能還有臟、氨和合成樹 脂,不同的配方會影響其活性和可靠性。不同的企業(yè)有不同的要求和內(nèi)部控制指標,但必須符合焊接質量高和無腐蝕性的使用要求。 助焊劑的活性通常是用pH值來衡量的,免清洗助焊劑的pH值應控制在產(chǎn)品規(guī)定的技術條件范圍內(nèi)(各生產(chǎn)廠家的pH值略有不同)?! 、芊檄h(huán)保要求:無毒,無強烈刺激性氣味,基本不污染環(huán)境,操作安全。 (2)免潔洗印制電路板和元器件 在實施免清洗焊接工藝中,制電路板及元器件的可焊性和清潔度是需要**控制的方面。為確??珊感?,在要求供應商保證司焊性的前提下,生產(chǎn)廠應將其存放在恒溫干燥的環(huán)境中,并嚴格控制在有效的儲存時間內(nèi)使用。為確保清潔度,生產(chǎn)過程中要嚴格地控制環(huán)境和操作規(guī)范,避免人為的污染,如|手跡、汗跡、油脂、灰塵等?! ?.免清洗焊接工藝 在采用免清洗助焊劑后,雖然焊接工藝過程不變,但實施的方法和有關的工藝參數(shù)必須適應免清洗技術的特定要求,主要內(nèi)容如下: (1)助焊劑的涂敷 為了獲得良好的免清洗效果,助焊劑涂敷過程必須嚴格控制2個參數(shù),日|]助焊劑的匾|態(tài)含量和涂敷盤?! ⊥ǔ#竸┑耐糠蠓绞接邪l(fā)泡法、波峰法和lI質算法3種。在免清洗工藝巾,不宜采用發(fā)泡法和波峰法,其原因是多方面的,**,發(fā)泡法和1波峰法的助焊劑是放置在敞開的容器內(nèi),由于免清洗助焊劑的溶劑含量很高,特別容易揮發(fā),從而導致由|態(tài)含量的升高,因此,在生產(chǎn)過程巾用比重法米控制助焊劑的成分保持不變是有困難的,且i容劑的大量揮發(fā)也造成了污染和浪費;第二,由于免消洗助焊劑的固體含繭極低,不利于發(fā)泡;第三,涂敗時不能控制助焊劑的涂敷量,涂敷也不均勻,往往有過量的助焊劑殘留在版的邊緣。因此,采用這2種方式不能得到理想的免清洗效果。噴’荔法是**新的一種焊劑涂敷方式,**適用于免清洗助焊劑的涂敷。肉為助焊劑被放置在一個密封的加壓容器內(nèi),通過噴口l噴射出霧狀助焊劑涂敷在PCB的表面,噴射器的噴射量、霧化程度和噴射寬度均可調(diào)節(jié),所以能夠精確地控制涂敷的焊劑量。由于徐敷的焊劑是第狀薄層,因此板面的焊劑非常均勻,可確保焊接后的報面符合免清洗要求。同時,由于助焊劑完全密封在容器內(nèi),不必考慮溶劑的揮發(fā)和l吸收大氣中的水分,這樣可保持焊劑比重(戚有效成分)不變,一次加入至用完之前無需更換,較發(fā)泡法和波峰法司減少焊劑的稀釋劑用量60°/o以上。~,此,噴霧涂敷方式是免清洗工藝中首邊的一種涂敷工藝。在采用噴霧涂敷工藝時必須注意一點,由于助焊劑中含有較多的易燃性溶劑,噴霧時散發(fā)的溶劑蒸氣存在一定的爆燃危險性,因此設備需要具有良好的排風設施不ll必要的滅火器具?! ?2)預熱 涂敷助焊劑后,焊接件進入預熱工序,通過預熱揮發(fā)掉助焊劑中的溶劑部分,增強助焊劑的活性。在采用免清洗助焊劑后,預熱溫度應控制在什么范圍**為適當呢? 實踐證明,采用免清洗助焊劑后,若仍按傳統(tǒng)的預熱溫度(90士10℃)來控制,則有可能產(chǎn)生不良的后果。其主要原因是:免清洗助焊劑是一種低固態(tài)含量、無鹵京的助焊劑,其活性一般較弱,而且它的活性劑在低溫下幾乎不能起到消除金屬氧化物的作 用,隨著預熱溫度的升高,助焊劑逐漸開始激活,當溫度達到100℃時活性物質才被釋放出來與金屬氧化物迅速反映。另外,免消洗助焊劑的浴劑含量相當高(約97°/o),若預熱溫度不足,榕劑就不能充分揮發(fā),當焊件進入錫糟后,由于溶劑的急劇揮發(fā),會使得熔融焊料飛濺而形成焊料球或焊接點實際溫度下降而產(chǎn)生不良焊.點。因此,免請15t工藝中控制好預熱溫度是又一重要的環(huán)節(jié),通常要求控制在傳統(tǒng)要求的上限C100℃)或更高(按供應商指導溫度曲線)且,應有足夠的預熱時間供溶劑充分揮發(fā)。 (3)焊接 由于嚴格**了助焊劑的固態(tài)含量和腐蝕性,Jt助焊性能必然受到**。要獲得良好的焊接質量,還必須對焊接設備提出新的要求一一具有惰性氣體保護功能。除了采取上述措施外,免清洗工藝還要求更嚴格地控制焊接過程的各項工藝參數(shù),主要包括焊接溫度、焊接時間、PCB壓錫深度和-,PCB傳送角度等。應根據(jù)使用不同類型的免清洗助焊劑,調(diào)整好波峰焊設備的各項工藝參數(shù),才能獲得滿意的免清洗焊接效果?! ≈竸﹪娡糠绞胶凸に囈蛩亍 娡糠绞接幸韵氯曛校骸 ?.超聲噴涂:將頻率大于20KHz的振蕩電能通過壓電陶錢換能器轉換成機械能,把焊劑霧化,經(jīng)壓力I質嘴到PCB上. 2.絲網(wǎng)封方式:由微細高密度小孔絲網(wǎng)的鼓旋轉空氣刀將焊劑噴:JJ,由產(chǎn)生的噴霧,噴到PCB上. 3.壓力噴l嘴噴涂:直接用壓力和空氣帶焊劑從噴|嘴噴出 噴涂工藝因素: 設定噴|嘴的孔徑,烽盤,形狀,噴l嘴間距,避免重疊影響噴涂的均勻性. 設定超聲宴化器電壓以獲取正常的宴化盎. 噴嘴運動速度的選擇 PCB傳送帶速度的設定 焊劑的固含量要穩(wěn)定 設定相應的噴涂寬度