Производственный процесс сборки, включая флюс для пайки, оказывает большое влияние на качество конечного продукта. Надежная сборка для поверхностного монтажа обеспечивает высокую надежность в течение всего срока службы изделия, а процесс пайки и тип используемого флюса являются ключевыми факторами успеха сборки с технологией поверхностного монтажа (SMT). Давайте рассмотрим, как использовать флюс во время пайки и как решить, какого партнера по технологиям и контрактному производству (CM) выбрать.
Пайка является основным методом, используемым в производстве электроники для электрического присоединения компонентов к печатной плате (PCB). Пайка включает расплавление металлического проводящего материала через замаскированные металлические площадки. Это формирует электрические соединения между печатной платой и компонентами, называемые паяными соединениями.
ПРОПУСКНОЙ ПУНКТ
Флюсовые методы требуют жесткого контроля процесса, чтобы гарантировать, что они работают должным образом, не ставя под угрозу целостность паяного соединения.
Для процесса пайки требуется специальный тип агента, называемый флюсом. Физические свойства флюса припоя могут значительно различаться от типа к типу. Флюс удаляет оксиды, образующиеся при контакте металла с воздухом; оксиды препятствуют образованию хороших паяных соединений между двумя окисленными металлами.
Флюс действует как химическое соединение, удаляющее окисление с металлических контактов компонента и контактных площадок печатной платы перед пайкой. Без этой надлежащей очистки флюса припой не будет должным образом прилипать к компоненту или печатной плате, что может привести к плохой пайке. Флюс также предотвращает коррозию между двумя металлическими поверхностями, соединенными припоем.
Что делает флюс для припоя?
Флюс имеет решающее значение для формирования паяного соединения. Неотъемлемой частью процесса пайки являются металлические примеси из припоя и процессов изготовления печатных плат. Флюс удаляет эти загрязнения с поверхности пайки печатной платы и действует как очищающее средство для удаления оксидов с открытых металлических поверхностей.
После очистки флюс представляет собой чистую поверхность для надежного паяного соединения. Но после завершения процесса пайки остатки необходимо удалить на заключительном этапе очистки. Это зависит от типа используемого флюса.
Флюс представляет собой смесь активирующего химического вещества и основного материала. Это активатор, удаляющий оксиды с металла и способствующий лучшему смачиванию припоя. В зависимости от конечного применения системы, различные типы флюсов могут обеспечить более успешный производственный результат.
Методы нанесения флюса
Флюс часто применяется одним из этих трех методов. Каждая категория имеет различные химические свойства в зависимости от требований к пайке компонентов и плат.
- Волновая пайка: В состав флюса для пайки волной припоя входит множество растворителей. Флюс распыляется на печатную плату перед волной припоя. Флюс очищает компоненты и удаляет окисление. В зависимости от предшествующих этапов производства, печатной плате может потребоваться предварительная очистка.
- Оплавление припоя: Паяльная паста, нанесенная на печатную плату, предназначена только для металлических контактных площадок, предназначенных для соединения с компонентами. Паста удерживает детали на месте в течение короткого промежутка времени, пока тепло в печи не заставит паяльную пасту оплавиться и слипнуться между печатной платой и выводами компонента. Оплавление припоя очищает металлические поверхности, а липкий флюс предотвращает дальнейшее окисление. Этот тип флюса-пасты содержит добавки для улучшения текучести припоя при его плавлении.
- Селективный припой: В этом случае флюс наносится на определенные области печатной платы посредством распыления или точной капельной струйной обработки.
Очистка различных типов флюсов
Флюсы могут иметь коррозионные свойства; если остатки остаются, это может повлиять на производительность доски спустя месяцы или годы. Не забудьте очистить печатные платы от флюса припоя.
Существует три основных типа флюса, которые имеют разные производственные процессы и требования к очистке:
- На основе канифоли: Этот флюс очищается от готовой печатной платы специальными химическими растворителями, в состав которых часто входят фторуглероды. В большинстве стран существуют ограничения на использование этого типа флюса и утилизацию побочных химических продуктов. Таким образом, этот старый тип потока часто отвергается в пользу любого из более благоприятных вариантов.
- Вода: Существует несколько чистящих средств, которые более экологичны и могут использоваться для водорастворимых флюсов. Эти варианты включают деионизированную воду и простые моющие средства.
- Нет очистки: Не требующие очистки флюсы практически не требуют очистки после нанесения. Вместо этого очистка предназначена скорее для улучшения внешнего вида, чем для предотвращения дефектов, поскольку остатки редко приводят к какому-либо загрязнению. Но чувствительное электронное и оптическое контрольное оборудование может давать сбои, а незачищенные флюсы могут мешать испытаниям и конформному покрытию. Таким образом, чистка все же рекомендуется.
Все три метода требуют жесткого контроля процесса, чтобы убедиться, что флюс работает должным образом, не ставя под угрозу целостность паяного соединения. При неправильном контроле нагретые растворители могут выделять газы и образовывать пустоты в паяном соединении.
Другая проблема качества может заключаться в попадании расплавленного припоя на непредусмотренные участки платы, которые должны быть замаскированы от припоя. Вы можете прочитать больше о паяльной маске в нашей статье о SMD против NSMD.
Выбор правильного флюса для припоя будет зависеть от вашего применения, использования клиентом и сложности компоновки компонентов. Работая с вашим CM в процессе проектирования, они могут помочь вам выбрать лучшие процессы производства флюса для припоя для вашего решения. MacroFab предлагает только водорастворимые флюсы без очистки.
Заключение
Очень важно выбрать CM, соответствующий вашим рекомендациям по процессам пайки. На ваши решения повлияет не только экологическая политика страны происхождения, но и ваши клиенты. Строгие требования, предъявляемые некоторыми заказчиками к нанесению припоя и методам очистки от флюса, диктуют соответствие производства. Кроме того, экономические регионы, такие как Европейский союз, запретили использование свинца в припоях и флюсах для всех новых электронных решений.
Понимание пайки – Часть 4: Как использовать флюс при пайке электроники
Пару недель назад я прошел двухгодичную процедуру продления регистрации на машине моей жены. После проверки автомобиля и оплаты пошлины мне дали две маленькие этикетки с датами регистрации для номерных знаков. Вы должны быть осторожны, потому что, если они не наклеены правильно, эти этикетки могут отсоединиться, когда вы едете по дороге. Это может привести к импровизированной встрече на дороге с полицейским, который потребует, чтобы вы заплатили дополнительные сборы. Чтобы этого не произошло, необходимо перед нанесением этикеток убедиться, что поверхность номерного знака чистая и сухая.
Тот же принцип применяется, когда электронные компоненты припаяны к печатной плате. Если металлическая поверхность платы не очищена и не подготовлена к пайке, хорошей металлургической связи между поверхностями не получится. И если оплата штрафа за отсутствие текущих номерных знаков на вашем автомобиле обходится дорого, просто подождите, пока вы не начнете получать счета за отказы компонентов на ваших печатных платах из-за плохой пайки. Ключом к получению хорошего паяного соединения является использование химического чистящего средства, известного как флюс, до и во время процесса пайки. Вот подробнее обо всем этом и о том, как использовать флюс при пайке электроники.
Определение и объяснение того, как использовать флюс при пайке электроники
Флюс — это химическое чистящее средство, используемое до и во время процесса пайки электронных компонентов на печатных платах. Флюс используется как при ручной ручной пайке, так и в различных автоматизированных процессах, используемых контрактными производителями печатных плат. Основное назначение флюса — подготовка металлических поверхностей к пайке путем очистки и удаления любых оксидов и примесей. Оксиды образуются, когда металл подвергается воздействию воздуха, и могут препятствовать образованию хороших паяных соединений. Флюс также защищает металлические поверхности от повторного окисления во время пайки и помогает процессу пайки, изменяя поверхностное натяжение расплавленного припоя.
Флюс состоит из основного материала и активатора — химического вещества, которое способствует лучшему смачиванию припоя за счет удаления оксидов из металла. Он также содержит другие растворители и добавки, облегчающие процесс пайки, а также препятствующие коррозии. Флюс может быть твердым, пастообразным или жидким в зависимости от того, как и где он будет использоваться. Для ручной пайки флюс можно наносить с помощью флюсовой ручки или, как правило, в сердечнике припоя, который использует большинство техников. Для автоматизированных процессов пайки, используемых CM при производстве печатных плат, существует несколько различных способов нанесения флюса.
Применение различных типов флюсов
В соответствии с IPC J-STD-004B для пайки электроники используются три различных категории флюсов. Эти категории; Канифоль и заменители канифоли, растворимые в воде и не подлежащие очистке. В эти категории входят различные типы и химические составы флюсов в зависимости от требований компонентов и плат, подлежащих пайке. В зависимости от автоматизированного процесса пайки, используемого вашим контрактным производителем, флюс будет применяться следующими методами:
- Волновая пайка: Флюс, используемый для пайки волной припоя, обычно состоит из большего количества растворителей, чем флюс, используемый для других целей, и его распыляют на плату до того, как она пройдет через волну припоя. Оказавшись на месте, флюс очистит компоненты, подлежащие пайке, и удалит образовавшиеся оксидные слои. Если на плате используется менее агрессивный тип флюса, то перед нанесением флюса на плату необходимо будет пройти предварительную очистку.
- Оплавление припоя: Для плат, которые проходят процесс оплавления припоем, используется паста, состоящая из липкого флюса и маленьких сфер металлического припоя. Эта паяльная паста удерживает детали на месте до тех пор, пока тепло печи не вызовет оплавление частиц припоя. Флюс очищает не только металлические поверхности, но пастообразная природа флюса изолирует воздух, предотвращая дальнейшее окисление. Флюс для паяльной пасты также содержит добавки для улучшения характеристик текучести припоя при его плавлении.
- Выборочная пайка: Флюс, используемый для процессов селективной пайки, наносится либо путем распыления, либо с использованием более точного процесса капельной струи.
Метод применения флюса для каждого из этих процессов пайки тщательно контролируется, чтобы гарантировать, что флюс способен выполнять свою работу без ущерба для целостности процесса пайки. Например, если используется паяльная паста с более высокой концентрацией растворителей, чем пасты других типов, может возникнуть проблема, если флюс будет нагреваться слишком быстро. Нагретые растворители могут выделять газы, образуя пустоты в паяных соединениях, и брызгать расплавленным припоем на участки платы, которые не следует паять. По этой причине процесс оплавления припоя тщательно контролируется с помощью этапов предварительного нагрева, температурной выдержки и оплавления.
DFM для печатных плат HDI
Очистка флюса от электроники
Другим аспектом флюса является необходимость счищать его с печатной платы после того, как он выполнил свою работу. Некоторые флюсы вызывают коррозию, и их остатки могут продолжать действовать и повреждать печатную плату еще долгое время после ее изготовления. Каждая из трех упомянутых выше категорий флюса имеет свои потребности в очистке:
- На основе канифоли: Этот флюс необходимо очищать специальными химическими растворителями, которые обычно содержат фторуглероды.
- Вода: Существует множество чистящих средств, которые можно использовать для водорастворимых флюсов, таких как деионизированная вода и моющие средства.
- Нет очистки: Судя по названию, эти флюсы практически не требуют очистки. Обычно любая очистка является скорее вопросом косметической привлекательности, чем фактического загрязнения. Тем не менее, остаточный флюс без очистки может снизить адгезионную эффективность конформных покрытий, поэтому все же рекомендуется какая-либо очистка.
Для тех флюсов, которые являются более агрессивными, очистка необходима. Некоторые процессы изготовления печатных плат, такие как экранированные участки печатной платы, проходящие пайку волной припоя, потенциально могут скрывать остатки флюса. Этот остаточный поток может вызвать серьезные проблемы для печатной платы с течением времени, если его не очистить. Однако в дополнение к коррозионным проблемам, связанным с более активными флюсами, даже остатки неочищенных флюсов могут мешать тестированию печатных плат, оборудованию для оптического контроля и некоторым чувствительным электронным компонентам. В общем, лучше всего удалять остатки флюса, когда это возможно.
Что вы можете ожидать от контрактного производителя
Существует множество различных категорий, типов и составов флюсов для пайки, так же как существует множество различных типов припоев и процессов пайки. Чтобы быть уверенным, что ваша печатная плата будет изготовлена правильно с использованием наилучшего сочетания материалов и процессов, вам необходимо работать с CM, который имеет полное представление обо всем этом. Ваш CM должен иметь многолетний опыт работы с этими различными материалами и иметь оборудование и ресурсы для облегчения этих процессов.
- Приверженность сертификатам качества ISO-9001, IPC-600 и IPC-610.
- Точная смета менее чем за 1 день.
- Выполняет весь процесс под ключ всего за 3 дня.
- Делает акцент на DFM, чтобы исключить трудоемкие возвратно-поступательные корректировки проекта.
- Компоненты поставляются от самых авторитетных поставщиков в отрасли, что сокращает время закупок.
- Выполняет несколько автоматических проверок во время сборки, чтобы обеспечить качество печатной платы для прототипирования.
- Обеспечивает поддержку на протяжении всего процесса производства печатных плат, начиная с проектирования.
- Плавный переход от прототипирования к производству.
В Tempo Automation у нас есть опыт, навыки и оборудование, необходимые для производства вашей печатной платы. Мы занимаемся сборкой и пайкой печатных плат в течение длительного времени, и мы позаботимся о том, чтобы ваша конструкция была построена на самом высоком уровне качества.
И чтобы помочь вам начать работу с наилучшего пути, мы предоставляем информацию для ваших проверок DFM и позволяем вам легко просматривать и загружать файлы DRC. Если вы являетесь пользователем Altium Designer или Cadence Allegro, вы можете просто добавить эти файлы в свое программное обеспечение для проектирования печатных плат. Для Mentor Pads или других дизайнерских пакетов мы предоставляем информацию DRC в других форматах CAD и Excel.
Если вы готовы изготовить свой проект, попробуйте наш инструмент расчета стоимости, чтобы загрузить файлы CAD и BOM. Если вам нужна дополнительная информация о том, как использовать флюс при пайке электроники, свяжитесь с нами.
