Úvod
Vo výrobnom sektore PCBA predstavuje prechod od spájkovania bez olova na bezolovnaté{0}}nie len nahradenie materiálov, ale aj komplexnú modernizáciu procesu zahŕňajúcu termodynamiku, metalurgiu a presnosť zariadení. Napriek tomu, že smernica RoHS je v platnosti už roky, výzvy, ktoré predstavuje -bezolovnaté spájkovanie{3}}, vrátane vysokých bodov topenia, zlej zmáčavosti a problémov s namáhaním materiálu-, zostávajú kritickými premennými, ktoré testujú možnosti kontroly kvality tovární na úrovni výroby.
Tepelné výzvy pre PCB a komponenty zo zvýšených bodov topenia
Spájka na-olovnatej báze sa topí už pri 183 stupňoch, zatiaľ čo hlavná bezolovnatá-spájka dosahuje 217 stupňov . Toto zvýšenie o 34 stupňov priamo posúva špičkové teploty pretavenia v procesoch PCBA na hranicu 240 stupňov – 250 stupňov.
Pri takýchto zvýšených teplotách je živica v PCB substrátoch vysoko citlivá na fyzikálnu degradáciu, čo vedie k delaminácii alebo zmene farby. Limity tepelnej odolnosti komponentov citlivých na teplo-, ako sú elektrolytické kondenzátory a konektory, zároveň čelia vážnym problémom. Kontrola kvality musí začať vo fáze príjmu materiálu, dôsledným auditom Td PCB (teplota tepelného rozkladu) a tepelného hodnotenia komponentov. V praxi musia technici používať viacbodové teplomery na jemné doladenie teplotného profilu rúry, čím sa minimalizujú teplotné rozdiely medzi veľkými -výhrevnými- súčiastkami a malými -mikrokomponentmi s nízkou výhrevnosťou--, aby sa predišlo lokálnemu prehriatiu.
Zmeny v kritériách vzhľadu spájkovaného spoja v dôsledku rozdielov vo zmáčaní
Bezolovnatá-spájka vykazuje výrazne vyššie povrchové napätie ako olovnatá spájka, čo má za následok porovnateľne horšie zmáčacie vlastnosti. Počas vizuálnej kontroly spracovania PCBA-bezolovnaté spájkované spoje už nevykazujú zrkadlový-lesk charakteristický pre olovnaté spoje. Namiesto toho vykazujú jemný matný povrch, pričom výška spájky a uhol rozpätia sú často menej výrazné ako pri olovnatých procesoch.
Táto zmena fyzických vlastností si vyžaduje aktualizované hodnotiace kritériá pre tímy kontroly kvality. Slepé presadzovanie „svetlých, plných a okrúhlych“ štandardov z olovnatej éry môže ľahko viesť k nadmernému prepracovaniu a potenciálne poškodeniu IMC vrstvy na podložkách. Pozornosť by sa mala presunúť na kvantifikáciu uhla zmáčavosti a pokrytia nedostatočnej výplne. Využitie algoritmov AOI s vysokým-rozlíšením na prerobenie-jedinečnej morfológie bezolovnatých{5}}spájkovaných spojov zabraňuje chybným úsudkom, ktoré spôsobujú výrobné straty.
IMC Layer Growth Rate and Solder Joint Brettleness Management
Vysoko{0}}teplotné prostredie bezolovnatých{1}}procesov urýchľuje rast vrstvy IMC. Zatiaľ čo mierna IMC je nevyhnutná pre stabilné spájkovanie, bezolovnaté zliatiny ako SAC305 majú tendenciu vytvárať počas spájkovania nadmerne hrubé intermetalické zlúčeniny Cu6Sn5 alebo Ag3Sn, čím sa výrazne zvyšuje krehkosť spoja.
Keď sú komponenty PCBA vystavené nárazom, vibráciám alebo teplotným rozťažným/zmršťovacím namáhaniam, príliš krehké spojovacie rozhrania sú náchylné na zlomenie. Riadenie kvality musí zaviesť prísne obmedzenia sekundárneho pretavenia a implementovať dynamické monitorovanie teploty hrotov spájkovačky na kritických staniciach, aby sa zabránilo tomu, že okamžité vysoké teploty pri ručnom spájkovaní budú ďalej vyvolávať krehké kovové vrstvy. V prípade automobilových alebo priemyselných riadiacich produktov by sa malo pridať testovanie tepelnými šokmi na overenie mechanickej spoľahlivosti pri dlhodobých-cykloch záťaže.
Aktivita toku a čistenie zvyškových iónov
V dôsledku extrémne rýchlej oxidačnej rýchlosti bezolovnatej-spájky pri vysokých teplotách obsahujú zodpovedajúce bezolovnaté-tavivá zvyčajne vyššie podiely aktivátorov a kolofónie. Zvyšky produkované týmito komponentmi po vysokoteplotných-reakciách sa často ťažšie odstraňujú a predstavujú vyššie riziko elektromigrácie.
Počas výroby PCBA by mala vlastná{0}}kontrola uprednostniť čistotu povrchu dosky po-spájkovaní. Ak nie je čistenie iónmi dokončené pred konformným povlakom, zvyškové aktivátory môžu vo vlhkom prostredí vyvolať rast dendritov, čo spôsobí mikro-skraty. Továrne musia pravidelne testovať koncentrácie iónov čistiaceho roztoku a optimalizovať parametre ultrazvukového alebo sprejového čistiaceho tlaku pre bezolovnaté{5}}procesy.
Záver
Prijatie bezolovnatých{0}}procesov vo svojej podstate zužuje toleranciu v rámci procesného okna. Ak narazíte na technické prekážky, ako sú sivé spájkované spoje, tepelné poškodenie komponentov alebo znížená{2}}dlhodobá spoľahlivosť počas prechodu z výroby bez olova na-, znamená to, že vaša logika kontroly kvality si vyžaduje hlbšie fyzikálne a chemické inovácie.
Rýchle faktyo NeoDene
1) Založená v roku 2010, 200 + zamestnancov, 27000+ m2. továreň.
2) Produkty NeoDen: Stroje PnP rôznych sérií, NeoDen YY1, NeoDen4, NeoDen5, NeoDen K1830, NeoDen9, NeoDen N10P. Reflow Oven série IN, ako aj kompletný rad SMT zahŕňa všetko potrebné vybavenie SMT.
3) Úspešní zákazníci 10000+ na celom svete.
4) 40+ Globálni zástupcovia v Ázii, Európe, Amerike, Oceánii a Afrike.
5) Centrum výskumu a vývoja: 3 oddelenia výskumu a vývoja s 25+ profesionálnymi inžiniermi výskumu a vývoja.
6) Zaradený s CE a má 70+ patentov.
7) 30+ inžinierov kontroly kvality a technickej podpory, 15+ senior medzinárodných predajcov za včasnú odpoveď zákazníkov do 8 hodín a poskytovanie profesionálnych riešení do 24 hodín.