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在氮?dú)獗Wo(hù)下進(jìn)行波峰焊和再流焊,將成為表面組裝中技術(shù)的主流,環(huán)氮波峰焊機(jī)與甲酸技術(shù)相結(jié)合,環(huán)氮再流焊機(jī)活性極低的焊膏、甲酸相結(jié)合,能去除清洗工藝。當(dāng)今迅速發(fā)展的smt焊接技術(shù)中,遇到的主要問題是如何破除氧化物,獲得基材的純凈表面,達(dá)到可靠的連接。通常,使用焊劑來去除氧化物,潤濕被焊接表面,減小焊料的表面張力,防止再氧化。但同時,焊劑在焊接后會留下殘留物,對PCB組件造成不良影響。因此,必須對電路板徹底清洗,而SMD尺寸小,不焊接處的間隙也越來越小,徹底清洗已不可能,更重要的是環(huán)保問題。在1994年際組織發(fā)現(xiàn)CFC對大氣臭氧層有破壞,作為主要清洗劑的CFC必須禁用。解決上述問題有效的辦法是在電子裝聯(lián)領(lǐng)域中采用免清洗技術(shù)。
一 氮?dú)獗Wo(hù)加甲酸的免清洗技術(shù)基本介紹
在氮?dú)庵屑尤肷倭壳叶康募姿酘COOH已被證實(shí)是一種有效的免清洗技術(shù),焊接后不用任何清洗,無任何副作用或任何對殘留物的擔(dān)心。
氮?dú)庾鳛楸Wo(hù)氣體極其合適,主要是它的內(nèi)聚能量高,只有在高溫和高壓下(> 500°C,>100bar)或添加能量的情況下,才會發(fā)生化學(xué)反應(yīng),目前已掌握了一個生產(chǎn)氮?dú)獾挠行Х椒?。空氣中氮?dú)饧s占78%,是一種取之不盡、用之不竭,經(jīng)濟(jì)性極好的保護(hù)氣體。
氮?dú)庾鳛楸Wo(hù)氣體,在焊接中的主要作用是排除焊接過程中的氧氣 ,增加可焊性,防止再氧化。
焊接可靠,除了選擇合適的焊料,一般還需要焊劑的配合,焊劑主要是去除焊接前SMA組件焊接部位的氧化物以及防止焊接部位的再氧化,并形成焊料優(yōu)良的潤濕條件,提高可焊性。試驗(yàn)證明,在氮?dú)獗Wo(hù)下加入甲酸后即能起到如上作用。另外,在氮?dú)獗Wo(hù)下使用甲酸HCOOH作為活化劑焊接時,金屬氧化物的還原程序?yàn)椋?
MeO + HCOOH + 熱 Me + CO2 + H2
注:Me即金屬
此化學(xué)方程式表明,在金屬氧化物的分解過程完成后,沒有任何殘留物留下來,亦沒有留下任何對環(huán)境有害的物質(zhì),并且,由于在缺氧環(huán)境下,還原出的金屬不會再氧化。
此外,甲酸在160°C以上即分解放出二氧碳和氫氣,因此,經(jīng)過波峰焊與回流焊的產(chǎn)品上無殘留甲酸。
二 氮?dú)饧蛹姿峒夹g(shù)用于波峰接機(jī)
有關(guān)保護(hù)氣體用在焊錫方面的一份報(bào)告,是德西門子公司在八十年代初發(fā)表的,經(jīng)過多年發(fā)展后,現(xiàn)已被很多廠家采用。實(shí)驗(yàn)表明,通常的波峰焊接機(jī)不能改裝成氮?dú)獗Wo(hù)的機(jī)器。目前,有一種產(chǎn)品是采用隧道式焊接槽結(jié)構(gòu)的環(huán)氮波峰焊接機(jī),其機(jī)身主要是一個隧道式的焊接加工槽,上蓋由幾塊可打開的玻璃組成,確保氧氣不能進(jìn)入加工槽內(nèi)。當(dāng)?shù)獨(dú)馔ㄈ牒附?,利用保護(hù)氣體和空氣的不同比重,氮?dú)鈺詣影芽遮s出焊接區(qū)。
在焊接進(jìn)行過程中,PCB板會不斷帶入氧氣注入焊接區(qū)內(nèi),因此要不斷將氮?dú)庾⑷牒附訁^(qū)內(nèi),使氧氣不斷排到出口。
這種系統(tǒng)的氮?dú)夂牧繛?8-20M3/h,成本較高,甲酸用量少,幾乎可不計(jì)成本。
效果:
1、從根本上消除了焊料的氧化,改善了液態(tài)焊料的潤濕性能。
2、焊后無殘留物,實(shí)現(xiàn)了徹底的免清洗工藝,節(jié)省了清洗設(shè)備的投資及清洗設(shè)備所需的材料費(fèi)、操作費(fèi),保護(hù)了環(huán)境。
3、用氮?dú)夂蟛涣悸式档?5%。
4、在氮?dú)庀滦纬傻暮更c(diǎn)壽命較長。
三 氮?dú)饧蛹姿峒夹g(shù)用于再流爐
氮?dú)饧蛹姿峒夹g(shù)一般應(yīng)用于紅外加強(qiáng)力對流混合的隧道式再流焊爐中,進(jìn)口和出口一般設(shè)計(jì)成開啟式,而在其內(nèi)部有多道門簾,密封性好,能使組件的預(yù)熱、干燥、再流焊接冷卻都在隧道內(nèi)完成。在這種混合氣氛下,使用的焊膏中不需含有活化劑,焊后無殘留物留在PCB板上。
效果:
1、減少氧化,減少焊球的形成,不存在橋接,對精細(xì)間距器件的焊接極為有利。
2、節(jié)省了清洗設(shè)備,保護(hù)了地球環(huán)境。
3、由氮?dú)馑鶐淼母郊映杀救菀讖墓?jié)約的成本中收回,成本節(jié)約從缺陷減少及其所需人工節(jié)約而來。
缺點(diǎn):
1、氮?dú)庥昧?6-18M3/h,成本較高。
2、使用時需為爐內(nèi)的殘氧濃度進(jìn)行測試,因?qū)崿F(xiàn)清洗焊接是以高純度氮?dú)鉃榇鷥r(jià)。
以上簡單介紹了一種技術(shù)。要提高可靠性,于96年引進(jìn)了smt生產(chǎn)線,其中的再流焊爐與波峰焊均為使用氮?dú)獗Wo(hù)技術(shù)的機(jī)型,使用至今取得了較為理想的效果。由于航天產(chǎn)品數(shù)量較少,因而是我們的生產(chǎn)線多數(shù)情況下是在加工對外承接的民用消費(fèi)電子產(chǎn)品,因其對可靠性并不要求萬無一失而要求加工成本要低,此時只好取消氮?dú)獗Wo(hù)措施。
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