วิธีเลือกฟลักซ์สำหรับครีมบัดกรี

ในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ น้ำยาประสานบัดกรีมักถูกลดทอนให้เหลือเพียงบทบาทอย่างง่ายดายเสมือนเป็นกาวการประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCBA). เครื่องยนต์ทางเคมีของกระบวนการผลิตทั้งหมดที่แท้จริงก็คือฟลักซ์ในเนื้อครีมนั้น แม้ว่าส่วนใหญ่แล้วมันจะจางหายไปเมื่อบอร์ดเคลื่อนมาถึงจุดสิ้นสุดของสายการผลิต แต่ความแข็งแรงของโครงสร้าง ความน่าเชื่อถือในระยะยาว และอัตราผลผลิตในการผลิตของการประกอบใด ๆ ล้วนถูกกำหนดโดยการเลือกใช้ฟลักซ์.

สำหรับผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรม การเลือกฟลักซ์ไม่ใช่เพียงแค่การซื้อสินค้า แต่เป็นการตัดสินใจทางวิศวกรรมที่ต้องชั่งน้ำหนักระหว่างความว่องไวทางเคมีกับความสะอาดหลังการประกอบ คู่มือนี้อธิบายเหตุผลเชิงกลยุทธ์ว่าทำไมจึงเลือกใช้ฟลักซ์ เพื่อให้การออกแบบของคุณดำเนินไปอย่างราบรื่นตั้งแต่ขั้นตอนสเตนซิลไปจนถึงการใช้งานภาคสนาม

บทบาทด้านหน้าที่: เหตุใด Flux จึงมีความจำเป็น

การบัดกรีโดยพื้นฐานแล้วเป็นปฏิกิริยาทางโลหะวิทยา เพื่อสร้างการยึดเกาะที่แข็งแรง บัดกรีหลอมเหลวจำเป็นต้องยึดติดกับผิวโลหะบริสุทธิ์ อย่างไรก็ตาม แผ่นทองแดงและขาของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จะเกิดชั้นออกไซด์ขึ้นเกือบจะทันทีเมื่อสัมผัสกับออกซิเจน ออกไซด์เหล่านี้ทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันไม่ให้ตะกั่วบัดกรีเปียกผิวหน้า

Flux ดำเนินการภารกิจที่เกี่ยวข้องสามประการ:

การกำจัดออกซิเจนมันทำปฏิกิริยาทางเคมีและละลายออกไซด์ของโลหะเพื่อเผยให้เห็นโลหะดิบที่อยู่ข้างใต้เมื่อถึงขีดจำกัดอุณหภูมิที่กำหนด

การส่งเสริมการเปียกนอกจากนี้ยังช่วยลดแรงตึงผิวของบัดกรีหลอมเหลวเพื่อให้การไหลและการยึดเกาะบนแผ่นรองเป็นไปอย่างราบรื่น

เกราะป้องกันบรรยากาศ:มันสร้างชั้นป้องกันขึ้นมาเมื่อชุดประกอบถูกทำให้สัมผัสกับอุณหภูมิสูงในเตาอบรีโฟลว์ ซึ่งช่วยป้องกันการเกิดออกไซด์ขึ้นมาใหม่

เคมีของฟลักซ์ควรมีความไวพอที่จะทำความสะอาดพื้นผิวได้ แต่ต้องมีความเสถียรเพียงพอที่จะไม่ระเหยไปก่อนที่โลหะผสมจะถึงจุดหลอมเหลวทั้งหมด ความละเอียดอ่อนนี้เองที่สร้างความแตกต่างระหว่างน้ำยาประสานคุณภาพดีกับน้ำยาประสานคุณภาพต่ำ

ประเภทและการประยุกต์ใช้ฟลักซ์หลัก

การใช้งานแผงวงจรพิมพ์ประกอบใหม่ส่วนใหญ่ถูกแบ่งออกเป็นสามกลุ่มสารเคมี ปัจจัยหลักที่โน้มน้าวให้คุณเลือกตัวเลือกหนึ่งเหนืออีกตัวเลือกหนึ่งคือความต้องการด้านความเชื่อถือได้ของคุณและความสามารถในการทำความสะอาดของสถานที่ของคุณ

ฟลักซ์ชนิดเรซิน (R, RMA, RA)

ตัวเลือกแบบดั้งเดิมในงานอิเล็กทรอนิกส์ ทำจากยางสนธรรมชาติ (โคโลโฟนี) โรซินเป็นสารประกอบที่ไม่เป็นสื่อนำไฟฟ้าและไม่กัดกร่อนที่อุณหภูมิห้อง จึงเหมาะสมเป็นพิเศษสำหรับงานอิเล็กทรอนิกส์ โดยจะทำงานก็ต่อเมื่อได้รับความร้อนเท่านั้น

R (โรซิน):นี่คือฟลักซ์กิจกรรมขั้นต่ำ ใช้กับพื้นผิวที่สะอาดมากและบัดกรีได้ดี เช่น แผ่นรองชุบทองหรือทองแดงที่เพิ่งทำความสะอาดใหม่

RMA (เปิดใช้งานเล็กน้อย):มาตรฐานโครงการความเชื่อถือได้สูงในด้านการทหาร การแพทย์ และอวกาศ ให้ความสามารถในการทำความสะอาดในระดับพอใช้ แต่ทิ้งคราบตกค้างที่ค่อนข้างปลอดภัยและไม่เป็นสื่อนำไฟฟ้า

RA (เปิดใช้งานแล้ว):มีความก้าวร้าวอย่างยิ่งต่อพื้นผิวที่เกิดการออกซิไดซ์หรือชิ้นส่วนเก่า อย่างไรก็ตาม มันจะทิ้งคราบตกค้างที่เป็นสื่อนำไฟฟ้า ซึ่งควรกำจัดออกโดยใช้ตัวทำละลายชนิดพิเศษเพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดความล้มเหลวภาคสนามในระยะยาว

ฟลักซ์แบบไม่ต้องทำความสะอาด (NC)

ฟลักซ์แบบไม่ต้องทำความสะอาดถูกออกแบบมาเพื่อตอบสนองตลาดผู้บริโภคที่มีปริมาณการใช้งานสูง โดยมีคราบตกค้างขนาดเล็กที่ไม่นำไฟฟ้า ฟลักซ์ชนิดนี้ถูกออกแบบให้คงอยู่ถาวรบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) โดยไม่ก่อให้เกิดการกัดกร่อน

ประโยชน์:ช่วยประหยัดเวลา อุปกรณ์ และน้ำที่ใช้ในการทำความสะอาดแบบเปียก ทำให้สายการผลิตทำงานได้รวดเร็วยิ่งขึ้น

การพิจารณาเชิงกลยุทธ์คราบตกค้างอาจมีความเหนียว แม้ว่าจะตั้งใจให้คงอยู่บนบอร์ดก็ตาม สิ่งนี้อาจทำให้ขาพินของเครื่องทดสอบอัตโนมัติ (ATE) ลัดวงจรหรือทำให้สารเคลือบป้องกันเสียหายได้ แม้แต่บอร์ดแบบไม่ต้องล้างก็ยังมักถูกล้างในอุตสาหกรรมที่ต้องการความเชื่อถือได้สูง เพื่อให้ได้ค่าความต้านทานฉนวนผิวหน้าที่ดีที่สุด

ฟลักซ์ละลายน้ำ (WS)

ฟลักซ์เหล่านี้เป็นกรดอินทรีย์ (OA) มีความว่องไวสูงและให้ประสิทธิภาพการบัดกรีที่ยอดเยี่ยมบนโลหะที่บัดกรียาก เช่น สแตนเลสหรือทองแดงที่หมองมาก

คำสั่งคราบตกค้างมีความเป็นสื่อนำไฟฟ้าและมีฤทธิ์กัดกร่อนสูง ควรล้างออกให้หมดด้วยระบบน้ำดีไอออไนซ์แรงดันสูงทันทีหลังจากการรีโฟลว์

ผลลัพธ์:เนื่องจากกระบวนการทำความสะอาดมีความรุนแรงมาก จึงให้ความสะอาดเชิงไอออนิกสูงสุด ซึ่งมักจำเป็นสำหรับการใช้งานที่ระดับความถี่สูงหรือแรงดันไฟฟ้าสูง ที่แม้เพียงคราบตกค้างเล็กน้อยก็อาจทำให้สัญญาณลัดวงจรได้

การเลือกอย่างแม่นยำ: การตีความมาตรฐาน IPC J-STD-004

เพื่อหลีกเลี่ยงศัพท์แสงทางการตลาด ผู้ปฏิบัติงานจึงใช้IPC J-STD-004ระบบการจำแนก รหัสสี่ตัวอักษร (เช่น ROL0) ให้แผนผังที่ชัดเจนของคุณสมบัติทางเคมีของฟลักซ์

สองตัวอักษรแรก (ฐาน):RO (โรซิน), OR (อินทรีย์), RE (เรซิน), IN (อนินทรีย์).

จดหมายฉบับที่สาม (กิจกรรม):L (ต่ำ, <0.5% ฮาไลด์), M (ปานกลาง, 0.5%-2.0%), H (สูง, >2.0%).

หมายเลขสุดท้าย (ฮาไลด์):0 (ปราศจากฮาไลด์), 1 (มีฮาไลด์)

เพื่อให้ได้แอสเซมบลีแบบไม่ต้องทำความสะอาดที่มีความน่าเชื่อถือสูง โดยทั่วไปจะใช้ฟลักซ์ชนิด ROL0 เป็นมาตรฐานทองคำ ซึ่งมีระดับความไวต่อปฏิกิริยาต่ำและไม่มีส่วนผสมของฮาไลด์

ปัจจัยทางเทคนิคที่มีผลต่อการเลือก

เสถียรภาพทางความร้อน (ปลอดสารตะกั่ว เทียบกับ มีสารตะกั่ว)

การเปลี่ยนอุตสาหกรรมไปยังโลหะผสมปลอดสารตะกั่ว(เช่น SAC305) ได้เพิ่มอุณหภูมิรีโฟลว์ให้อยู่ในช่วง 240°C-250°C ฟลักซ์ของคุณควรมีความเสถียรต่อความร้อนที่อุณหภูมิที่สูงขึ้นนี้ตลอดช่วงเวลาการเก็บความร้อนที่ยาวนาน เมื่อฟลักซ์ไหม้หมดเร็วเกินไป จะทำให้เกิดการเปียกไม่ดีและข้อบกพร่องแบบ grapping

ความไวต่อสิ่งแวดล้อมและการทรุดตัว

ฟลักซ์มีคุณสมบัติดูดความชื้น (ดูดซับความชื้น) ฟลักซ์อาจดูดซับความชื้นจากอากาศในสภาพการผลิตที่เปียกชื้น และทำให้เกิดการกระเด็นหรือเม็ดประสาน (solder balls) ระหว่างการรีโฟลว์ นอกจากนี้ ฟลักซ์ยังต้องมีความเหนียวเพียงพอที่จะยึดชิ้นส่วนให้อยู่ในตำแหน่ง และหลีกเลี่ยง “การไหลเยิ้ม” (slump) ซึ่งเป็นแนวโน้มที่เนื้อพาสต์จะไหลและก่อให้เกิดสะพานเชื่อมระหว่างแผ่นรอง (pads) ระยะพิทช์เล็ก

ข้อกำหนดการเคลือบหลังการรีโฟลว์

เมื่อการเคลือบแบบคอนฟอร์มอลจำเป็นต้องใช้เพื่อป้องกันความชื้นบนชิ้นงานของคุณ พื้นผิวไม่ควรมีคราบฟลักซ์หลงเหลืออยู่เพื่อให้สามารถยึดเกาะได้อย่างเหมาะสม ในกรณีที่พบสถานการณ์เช่นนี้ แม้จะใช้ฟลักซ์แบบไม่ต้องล้างออก (no-clean flux) ก็ยังสามารถแนะนำให้ทำขั้นตอนการทำความสะอาดแยกต่างหากตามมา เพื่อหลีกเลี่ยงการลอกตัวของสารเคลือบ

การเลือกฟลักซ์ในครีมบัดกรีเป็นการตัดสินใจทางวิศวกรรมที่สำคัญ ซึ่งทำหน้าที่เชื่อมช่องว่างระหว่างการออกแบบและอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ แม้ว่าคุณอาจให้ความสำคัญกับความสะดวกแบบไม่ต้องทำความสะอาด (No-Clean) หรือความเข้มข้นในการทำความสะอาดของฟลักซ์ชนิดละลายน้ำ (Water-Soluble) มากกว่า แต่สิ่งสำคัญคือคุณต้องเข้าใจว่าด้านเคมีและกระบวนการผลิตมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไรเพื่อให้ได้การผลิตที่ให้ผลผลิตสูง

ที่ PCBCart เราผสานประสบการณ์ด้านการผลิตกว่า 20 ปีเข้ากับการควบคุมคุณภาพอย่างเข้มงวด เพื่อให้มั่นใจว่าการเลือกวัสดุของคุณสอดคล้องอย่างสมบูรณ์แบบกับเป้าหมายด้านประสิทธิภาพของคุณ วิศวกรของเราจัดเตรียมรายละเอียดDFM (การออกแบบเพื่อการผลิต)การตรวจสอบและการให้คำปรึกษาเฉพาะทางเกี่ยวกับครีมประสาน ช่วยให้คุณรับมือกับมาตรฐาน IPC ที่ซับซ้อนและข้อกำหนดปลอดสารตะกั่วได้อย่างมั่นใจ

ขอใบเสนอราคาประกอบและผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) คุณภาพสูงตอนนี้

แหล่งข้อมูลที่เป็นประโยชน์
•ครีมประสานสำหรับการประกอบแผงวงจรพิมพ์
•ขั้นตอนการผลิตการบัดกรีปลอดสารตะกั่วเทียบกับการบัดกรีตะกั่ว
•ฟังก์ชันของการเคลือบผิวหน้า PCB และหลักการเลือก
•วิธีป้องกันการเปียกประสานไม่ดี
•การออกแบบแผงวงจรพิมพ์เพื่อการผลิตและการประกอบ