Khái niệm không làm sạch
⑴Không làm sạch là gì [3]
Không làm sạch đề cập đến việc sử dụng hàm lượng chất rắn thấp, chất trợ dung không ăn mòn trong sản xuất lắp ráp điện tử, hàn trong môi trường khí trơ và cặn trên bảng mạch sau khi hàn là cực kỳ nhỏ, không bị ăn mòn và có tác dụng cực kỳ lớn. điện trở cách điện bề mặt cao (SIR). Trong trường hợp bình thường, không cần vệ sinh để đáp ứng tiêu chuẩn về độ sạch của ion (mức độ ô nhiễm ion theo tiêu chuẩn quân sự MIL-P-228809 của Hoa Kỳ được chia thành: Cấp 1 ≤ 1,5ugNaCl/cm2 không gây ô nhiễm; Cấp 2 ≤ 1,5~5,0ugNACl/cm2 chất lượng cao; Cấp 3 ≤ 5,0 ~ 10,0ugNaCl/cm2 đáp ứng yêu cầu; Cấp 4 > 10,0ugNaCl/cm2 không sạch) và có thể trực tiếp vào quy trình tiếp theo. Cần phải chỉ ra rằng “không sạch” và “không sạch” là hai khái niệm hoàn toàn khác nhau. Cái gọi là "không làm sạch" đề cập đến việc sử dụng dòng nhựa thông truyền thống (RMA) hoặc dòng axit hữu cơ trong sản xuất lắp ráp điện tử. Mặc dù có một số dư lượng nhất định trên bề mặt bảng sau khi hàn, nhưng các yêu cầu về chất lượng của một số sản phẩm có thể được đáp ứng mà không cần làm sạch. Ví dụ, các sản phẩm điện tử gia dụng, thiết bị nghe nhìn chuyên nghiệp, thiết bị văn phòng giá rẻ và các sản phẩm khác thường “không cần vệ sinh” trong quá trình sản xuất, nhưng chắc chắn không phải là “không sạch”.
⑵ Ưu điểm của việc không cần vệ sinh
① Nâng cao lợi ích kinh tế: Sau khi không vệ sinh, lợi ích trực tiếp nhất là không cần thực hiện công việc vệ sinh nên có thể tiết kiệm được một lượng lớn nhân công, thiết bị, địa điểm, vật liệu (nước, dung môi) và năng lượng tiêu thụ. Đồng thời, do rút ngắn quy trình, thời gian làm việc được tiết kiệm và hiệu quả sản xuất được cải thiện.
② Nâng cao chất lượng sản phẩm: Do thực hiện công nghệ không làm sạch nên cần phải kiểm soát chặt chẽ chất lượng của vật liệu, chẳng hạn như hiệu suất ăn mòn của chất trợ dung (không được phép dùng halogen), khả năng hàn của linh kiện và bảng mạch in, v.v. ; Trong quá trình lắp ráp, cần phải áp dụng một số phương tiện quy trình tiên tiến, chẳng hạn như phun chất trợ dung, hàn dưới lớp bảo vệ khí trơ, v.v. Việc thực hiện quy trình không sạch có thể tránh được tác hại của ứng suất làm sạch đối với các bộ phận hàn, do đó không- sạch sẽ cực kỳ có lợi cho việc nâng cao chất lượng sản phẩm.
③ Có lợi cho việc bảo vệ môi trường: Sau khi áp dụng công nghệ không sạch, có thể ngừng sử dụng các chất ODS và giảm đáng kể việc sử dụng các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC), điều này có tác động tích cực đến việc bảo vệ tầng ozone.
Yêu cầu về vật liệu
⑴ Thông lượng không sạch
Để bề mặt bo mạch PCB sau khi hàn đạt được mức chất lượng quy định mà không cần vệ sinh thì việc lựa chọn chất trợ dung là điều quan trọng. Thông thường, các yêu cầu sau được áp dụng đối với chất trợ dung không sạch:
① Hàm lượng chất rắn thấp: dưới 2%
Chất trợ dung truyền thống có hàm lượng chất rắn cao (20-40%), hàm lượng chất rắn trung bình (10-15%) và hàm lượng chất rắn thấp (5-10%). Sau khi hàn với các chất trợ này, bề mặt bảng PCB ít nhiều có cặn, trong khi hàm lượng chất rắn của chất trợ dung không sạch bắt buộc phải nhỏ hơn 2% và không được chứa nhựa thông nên về cơ bản không có cặn trên bảng. bề mặt sau khi hàn.
② Không ăn mòn: Không chứa halogen, khả năng cách nhiệt bề mặt>1,0×1011Ω
Chất hàn truyền thống có hàm lượng chất rắn cao, có thể “bọc” một số chất có hại sau khi hàn, cách ly chúng tiếp xúc với không khí và tạo thành lớp bảo vệ cách điện. Tuy nhiên, do hàm lượng chất rắn cực thấp nên chất hàn không sạch không thể tạo thành lớp bảo vệ cách điện. Nếu một lượng nhỏ các thành phần có hại còn sót lại trên bề mặt bo mạch sẽ gây ra những hậu quả xấu nghiêm trọng như ăn mòn và rò rỉ. Vì vậy, chất hàn không sạch không được phép chứa các thành phần halogen.
Các phương pháp sau đây thường được sử dụng để kiểm tra độ ăn mòn của chất hàn:
Một. Kiểm tra ăn mòn gương đồng: Kiểm tra độ ăn mòn ngắn hạn của chất hàn (dán hàn)
b. Giấy thử bạc cromat: Kiểm tra hàm lượng halogenua trong chất hàn
c. Kiểm tra điện trở cách điện bề mặt: Kiểm tra điện trở cách điện bề mặt của PCB sau khi hàn để xác định độ tin cậy về hiệu suất điện lâu dài của chất hàn (dán hàn)
d. Kiểm tra ăn mòn: Kiểm tra độ ăn mòn của cặn trên bề mặt PCB sau khi hàn
đ. Kiểm tra mức độ giảm khoảng cách dây dẫn trên bề mặt PCB sau khi hàn
③ Khả năng hàn: tốc độ giãn nở ≥ 80%
Khả năng hàn và độ ăn mòn là một cặp chỉ số trái ngược nhau. Để chất trợ dung có khả năng loại bỏ oxit nhất định và duy trì mức độ hoạt động nhất định trong suốt quá trình gia nhiệt trước và hàn, nó phải chứa một ít axit. Loại được sử dụng phổ biến nhất trong chất trợ dung không sạch là dòng axit axetic không tan trong nước và công thức cũng có thể bao gồm các amin, amoniac và nhựa tổng hợp. Các công thức khác nhau sẽ ảnh hưởng đến hoạt động và độ tin cậy của nó. Các công ty khác nhau có các yêu cầu và chỉ số kiểm soát nội bộ khác nhau, nhưng chúng phải đáp ứng các yêu cầu về chất lượng hàn cao và sử dụng không bị ăn mòn.
Hoạt động của dòng thông thường được đo bằng giá trị pH. Giá trị pH của chất trợ dung không sạch phải được kiểm soát trong các điều kiện kỹ thuật do sản phẩm quy định (giá trị pH của mỗi nhà sản xuất hơi khác nhau).
④Đáp ứng các yêu cầu về bảo vệ môi trường: không độc hại, không có mùi khó chịu mạnh, về cơ bản không gây ô nhiễm môi trường và vận hành an toàn.
⑵Bảng mạch và linh kiện in không sạch
Khi thực hiện quy trình hàn không sạch, khả năng hàn và độ sạch của bảng mạch và các bộ phận là những khía cạnh quan trọng cần được kiểm soát. Để đảm bảo khả năng hàn, nhà sản xuất phải bảo quản nó ở nhiệt độ không đổi và môi trường khô ráo, đồng thời kiểm soát chặt chẽ việc sử dụng nó trong thời gian bảo quản hiệu quả, với điều kiện là nhà cung cấp phải đảm bảo khả năng hàn. Để đảm bảo sạch sẽ, môi trường và các thông số kỹ thuật vận hành phải được kiểm soát chặt chẽ trong quá trình sản xuất để tránh ô nhiễm cho con người như vết tay, vết mồ hôi, dầu mỡ, bụi bẩn, v.v.
Quá trình hàn không sạch
Sau khi áp dụng chất hàn không sạch, mặc dù quy trình hàn không thay đổi nhưng phương pháp thực hiện và các thông số quy trình liên quan phải thích ứng với các yêu cầu cụ thể của công nghệ không sạch. Nội dung chính như sau:
⑴ Lớp phủ thông lượng
Để có được hiệu quả không sạch tốt, quá trình phủ chất trợ dung phải kiểm soát chặt chẽ hai thông số, đó là hàm lượng chất rắn của chất trợ dung và lượng lớp phủ.
Thông thường, có ba cách để áp dụng thông lượng: phương pháp tạo bọt, phương pháp đỉnh sóng và phương pháp phun. Trong quy trình không sạch, phương pháp tạo bọt và phương pháp đỉnh sóng không phù hợp vì nhiều lý do. Đầu tiên, dòng của phương pháp tạo bọt và phương pháp đỉnh sóng được đặt trong một thùng chứa mở. Do hàm lượng dung môi của chất trợ dung không sạch rất cao nên đặc biệt dễ bay hơi, dẫn đến hàm lượng chất rắn tăng lên. Vì vậy, khó có thể kiểm soát thành phần chất trợ dung không thay đổi bằng phương pháp trọng lượng riêng trong quá trình sản xuất, lượng dung môi bay hơi lớn cũng gây ô nhiễm, lãng phí; thứ hai, vì hàm lượng chất rắn của chất trợ dung không sạch cực kỳ thấp nên không có lợi cho việc tạo bọt; thứ ba, lượng từ thông được áp dụng không thể được kiểm soát trong quá trình phủ, và lớp phủ không đồng đều, và thường có lượng từ thông dư thừa còn sót lại trên các cạnh của bảng. Vì vậy, hai phương pháp này không thể đạt được hiệu quả không sạch lý tưởng.
Phương pháp phun là phương pháp phủ chất trợ dung mới nhất và phù hợp nhất cho việc phủ chất trợ dung không sạch. Do chất trợ dung được đặt trong một bình chứa kín có áp suất nên chất trợ dung dạng sương mù được phun ra ngoài qua vòi phun và phủ lên bề mặt PCB. Lượng phun, mức độ phun và độ rộng phun của máy phun có thể được điều chỉnh, do đó lượng từ thông được áp dụng có thể được kiểm soát chính xác. Do từ thông được áp dụng là một lớp sương mỏng nên từ thông trên bề mặt bảng rất đồng đều, điều này có thể đảm bảo rằng bề mặt bảng sau khi hàn đáp ứng các yêu cầu không cần làm sạch. Đồng thời, do chất trợ dung được bịt kín hoàn toàn trong thùng chứa nên không cần phải xem xét đến sự bay hơi của dung môi và sự hấp thụ độ ẩm trong khí quyển. Bằng cách này, trọng lượng riêng (hoặc thành phần hiệu dụng) của từ thông có thể được giữ không thay đổi và không cần phải thay thế trước khi sử dụng hết. So với phương pháp tạo bọt và phương pháp đỉnh sóng, lượng từ thông có thể giảm hơn 60%. Vì vậy, phương pháp phủ phun là quy trình phủ được ưa chuộng hơn trong quy trình không sạch.
Khi sử dụng quy trình phun sơn cần lưu ý do chất trợ dung chứa nhiều dung môi dễ cháy hơn nên hơi dung môi thoát ra trong quá trình phun có nguy cơ nổ nhất định nên thiết bị cần có thiết bị xả tốt và thiết bị chữa cháy cần thiết.
⑵ Làm nóng trước
Sau khi áp dụng từ thông, các bộ phận hàn bước vào quá trình gia nhiệt trước và phần dung môi trong từ thông được làm bay hơi bằng cách nung nóng trước để tăng cường hoạt động của từ thông. Sau khi sử dụng chất trợ dung không sạch, phạm vi nhiệt độ gia nhiệt trước là bao nhiêu?
Thực tiễn đã chứng minh rằng sau khi sử dụng chất trợ dung không sạch, nếu nhiệt độ gia nhiệt trước truyền thống (90±10oC) vẫn được sử dụng để kiểm soát thì hậu quả bất lợi có thể xảy ra. Lý do chính là chất trợ dung không sạch là chất trợ dung có hàm lượng chất rắn thấp, không chứa halogen, hoạt động nhìn chung yếu và chất kích hoạt của nó khó có thể loại bỏ các oxit kim loại ở nhiệt độ thấp. Khi nhiệt độ làm nóng trước tăng lên, chất trợ dung dần dần bắt đầu kích hoạt và khi nhiệt độ đạt tới 100oC, hoạt chất được giải phóng và phản ứng nhanh với oxit kim loại. Ngoài ra, hàm lượng dung môi của chất trợ dung không sạch khá cao (khoảng 97%). Nếu nhiệt độ gia nhiệt trước không đủ thì dung môi không thể bay hơi hoàn toàn. Khi vật hàn đi vào bể thiếc, do dung môi bay hơi nhanh, chất hàn nóng chảy sẽ bắn tung tóe và tạo thành bi hàn hoặc nhiệt độ thực tế của điểm hàn giảm xuống dẫn đến mối hàn kém. Do đó, việc kiểm soát nhiệt độ gia nhiệt sơ bộ trong quy trình không sạch là một mắt xích quan trọng khác. Thông thường, cần phải kiểm soát giới hạn trên của các yêu cầu truyền thống (100oC) hoặc cao hơn (theo đường cong nhiệt độ hướng dẫn của nhà cung cấp) và cần có đủ thời gian làm nóng trước để dung môi bay hơi hoàn toàn.
⑶ Hàn
Do những hạn chế nghiêm ngặt về hàm lượng chất rắn và tính ăn mòn của chất trợ dung, hiệu suất hàn của nó chắc chắn bị hạn chế. Để có được chất lượng mối hàn tốt thì phải đặt ra những yêu cầu mới đối với thiết bị hàn - thiết bị hàn phải có chức năng bảo vệ khí trơ. Ngoài việc thực hiện các biện pháp trên, quy trình không làm sạch còn yêu cầu kiểm soát chặt chẽ hơn các thông số quy trình khác nhau của quy trình hàn, chủ yếu bao gồm nhiệt độ hàn, thời gian hàn, độ sâu mạ PCB và góc truyền PCB. Theo việc sử dụng các loại từ thông không sạch khác nhau, các thông số quy trình khác nhau của thiết bị hàn sóng phải được điều chỉnh để đạt được kết quả hàn không sạch thỏa đáng.
