Флюсове на водна основа
Антон Болшаков
Модерните, ефективни и висококачествени флюсове са ключът към успешния процес на вълново запояване. Характеристиките на флюсовете на водна основа - екологичност и безопасност - ги правят много привлекателни както за оловно, така и за безоловно запояване.
екологични изисквания
Съвременните тенденции, насочени към намаляване на въздействието на човешката дейност върху околната среда, засягат и електрониката. Това най-ясно се прояви в забраната на фреони и близки до тях компоненти, олово и токсични метали.
Друг клас вредни вещества са летливите органични компоненти, съдържащи въглерод и оказващи отрицателно въздействие върху околната среда. Много от тях са токсични, действат като газове, които образуват фотохимичен смог и разрушават озоновия слой.
Промишлеността на индустриализираните страни силно замърсява околната среда. Например европейските страни годишно отделят 25 милиона тона летливи органични компоненти в атмосферата. Те включват отработени газове от превозни средства, газ, бензин и други индустрии. В сравнение с тези области, електронната индустрия не е толкова голям замърсител, но общата тенденция към намаляване на количеството емисии в атмосферата засяга и електрониката.
В резултат на това производителите на електроника са принудени да избират материали не само заради техническите им характеристики, но и заради тяхната екологичност.
Как да изключим алкохолите като носители на активни компоненти на потока? Желателно е този алтернативен материал да бъде евтин, без летливи органични компоненти, нетоксичен и незапалим. Решението е веднагавода.
Технологично предизвикателство
Има значителни разлики във физичните и химичните свойства на водата и изопропила
алкохол, широко използван като носител на активните компоненти на флюса. При разработването на серия от потоци Ecosol беше възможно да се комбинират всички предимства на водата и изопропиловия алкохол. Как е направено това е описано по-долу.
Разлика в омокряемосттамежду изопропанол и вода
Повърхностното напрежение на водата е по-високо в сравнение с изопропиловия алкохол: 73x10 -3 N/m срещу 22x10 -3 N/m. Контактният ъгъл за алкохолите е близо до 0°, докато за водата е 90°, в зависимост от повърхността. Следователно течният флюс на водна основа трябва да съдържа добавки, които подобряват омокрянето на модула на печатната схема. Тези добавки трябва да са нейонни, за да не влошат устойчивостта на повърхността след запояване. Без тях потокът не се разпространява по повърхността, оставяйки ненамокрени зони с лоша спойка.
Тестовете показват, че лекото добавяне на омокрящи агенти осигурява контактен ъгъл, идентичен с този на изопропиловия алкохол.
Следващият важен момент е свързан с факта, че за да се получи стабилен разтвор, активните компоненти на потока трябва да бъдат напълно разтворени в носителя.
Това се потвърждава от сравнение на потоци на водна и алкохолна основа (Таблица 1). Като овлажняваща повърхност се използва медна тел. Тестовото парче тел се потапя в резервоар с флюс на дълбочина 1 cm, след което излишният флюс се отстранява с кърпа. Способността за запояване се контролира чрез потапяне на тестово парче тел във вана с припой от разтопена сплав Sn 60 в системата за контрол на способността за запояване MUST P.
F е силата на намокряне, необходима за отстраняване на тестовото парче тел от разтопената спойка след 5 секунди. какповече здравина, по-добра спойка.
T е времето, характеризиращо скоростта на намокряне.
Колкото по-кратко е времето, толкова по-добра е омокряемостта и способността за спояване.
Експериментът показа, че флюсът на водна основа осигурява по-висока якост и скорост на намокряне при запояване.
Поради високото повърхностно напрежение чистата вода се пени много слабо. Флюсовете на водна основа имат огромно предимство пред флюсовете на алкохолна основа, когато се прилагат чрез спрей.
Добавянето на малко количество повърхностно активно вещество, комбинирано с високото повърхностно напрежение на водата, води до стабилна пяна. Наличието на повърхностноактивни вещества като активни компоненти на флюса осигурява висока стабилност на пяната и висококачествен флюс.
Целта на предварителното загряване е да подготви печатната платка за контакт с вълната на спойка и да намали топлинния шок. Високата температура ускорява действието на активаторите. Друг също толкова важен процес е отстраняването на разтворителя. Непълното изпаряване на разтворителя води до произволно образуване на топчета спойка при контакта на печатната платка и вълната на спойка.
Флюсовете на водна основа изискват повече енергия за изпаряване: 531 cal/g спрямо 167 cal/g за изопропилов алкохол. Следователно е необходима малко по-висока температура на предварително загряване. Положителен ефект се установява при запояване на вълна безоловен припой. Изчисленията, дадени в таблица 2, ясно показват, че използването на флюси на водна основа намалява топлинния шок ΔΤ върху печатната платка с 20-30 °C
Качественият контрол на запояването се извършва за наличие на топки за спойка (фиг. 2), образуване на спойни джъмпери между изводите и спойката.
Резултатите от теста на топката за спояване показват, че има голям брой режими (температури на предварително загряване и скорости на конвейера), скоито нямат тези дефекти.
Таблица 3 показва пример за въвеждане на флюс MF220 в едно от българските предприятия. В резултат на това беше постигнато значително намаляване на броя на дефектите и консумацията на поток.
Какъв е резултатът от използването на флюсове на водна основа?
И така, флюсовете на водна основа показват отлични свойства в сравнение с еквивалентни алкохолни състави (Таблица 4). Допълнителни тестове потвърдиха, че тези потоци отговарят на изискванията на Bellcore и IPC.
Използването на такива потоци намалява емисиите на летливи органични компоненти от 90% на 1%.
Флюсовете на водна основа имат следните предимства:
- не изискват специални условия за съхранение, транспорт и обработка, тъй като са огнеупорни материали;
- алкохолът не се изпарява. Безопасен за околната среда. Намалена консумация на поток. Намалени разходи поради факта, че такива потоци не изискват регулиране на вискозитета с разтворители;
- имат лека миризма. Безопасен за персонала;
- имат стабилно киселинно число и стабилност на свойствата във времето;
- намалете топлинния шок на модула на печатната платка по време на запояване.