ฟลักซ์เพสต์และวางประสานเป็นตัวแทนของวัสดุสองชนิดที่แตกต่างกันโดยพื้นฐานในการประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ แม้ว่าแบบแผนการตั้งชื่อจะทำให้เกิดความสับสนอย่างต่อเนื่องทั่วทั้งอุตสาหกรรม ฟลักซ์เพสต์ประกอบด้วยสารประกอบฟลักซ์เท่านั้น-โดยทั่วไปแล้วจะเป็นสูตรขัดสน-หรือ-สูตรที่ละลายน้ำได้- ซึ่งออกแบบมาเพื่อการกำจัดออกไซด์และการทำให้เปียกโดยเฉพาะ ในทางตรงกันข้าม สารบัดกรีเป็นวัสดุคอมโพสิตที่ประกอบด้วยอนุภาคโลหะผสมที่แขวนลอยในตัวกลางฟลักซ์ ซึ่งออกแบบมาเพื่อการเชื่อมโลหะวิทยาขั้นตอนเดียว- ฟังก์ชั่นที่ทับซ้อนกันในส่วนประกอบฟลักซ์ปกปิดความแตกต่างที่สำคัญในวิธีการใช้งาน
เหตุใดผู้คนจึงผสมผสานสิ่งเหล่านี้เข้าด้วยกัน
ฉันเคยเห็นวิศวกรที่มีประสบการณ์สิบห้าปีหยิบท่อผิด มันเกิดขึ้นมากกว่าใครจะยอมรับ
ปัญหาเริ่มต้นจากการที่ผู้ผลิตติดฉลากสิ่งต่างๆ "วาง" ปรากฏบนผลิตภัณฑ์ทั้งสอง บริษัทบางแห่งถึงกับใช้บรรจุภัณฑ์ที่เกือบจะเหมือนกัน-หลอดฉีดยาขนาดเดียวกัน ฝาสีที่คล้ายคลึงกัน คุณกำลังทำงานภายใต้กำลังขยายเวลา 02.00 น. โดยพยายามปรับปรุง BGA และทันใดนั้น คุณก็ใช้ฟลักซ์เพสต์ในบริเวณที่คุณต้องการบัดกรี ข้อต่อดูเปียก ดูเหมือนพร้อม แต่ไม่มีโลหะมาสร้างพันธะที่แท้จริง
นี่คือสิ่งที่ไม่มีใครบอกคุณในการฝึกซ้อม: ฟลักซ์เพสต์ให้ความรู้สึกแตกต่าง โดยทั่วไปแล้วจะโปร่งแสงมากกว่า บางครั้งเกือบจะเหมือนน้ำผึ้ง-มีความสม่ำเสมอกัน สารบัดกรีมีลักษณะเป็นสีเทาและเป็นเม็ดเล็กจากอนุภาคโลหะที่แขวนลอย เมื่อคุณจัดการทั้งสองอย่างอย่างละเอียดแล้ว คุณสามารถแยกพวกมันออกจากกันตามเนื้อสัมผัสเพียงอย่างเดียว แต่นั่นต้องใช้เวลา
ด้านเคมีของฟลักซ์เพสต์
สูตร Flux Paste อยู่ในระบบการจำแนกประเภทต่างๆ โดยมาตรฐาน IPC J-STD-004B เป็นมาตรฐานที่มีการอ้างอิงกันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในการผลิตในอเมริกาเหนือ
- ขัดสน-แบบพื้นฐาน (RO):สูตรดั้งเดิมที่ได้มาจากเรซินต้นสน ขัดสนจะทำงานที่อุณหภูมิบัดกรี กลายเป็นกรดอ่อนๆ เพื่อละลายออกไซด์ โดยทั่วไปแล้วสารตกค้างจากการบัดกรี-จะไม่เป็นอันตราย แม้ว่าจะสามารถดึงดูดฝุ่นในสภาพแวดล้อมที่ชื้นได้ก็ตาม ข้อกำหนดทางทหารที่เก่ากว่าบางส่วนยังคงบังคับใช้ฟลักซ์ขัดสนโดยเฉพาะ
- กรดอินทรีย์ (OR):สูตรที่ละลายน้ำได้-โดยใช้กรดอินทรีย์ เช่น กรดอะดิปิกหรือกรดซัคซินิก การกระตุ้นที่แข็งแกร่งกว่าขัดสน จำเป็นต้องมี-การทำความสะอาดกระบวนการ-หลังการทิ้งสิ่งตกค้างเหล่านี้ไว้บนกระดานอย่างแน่นอน และคุณกำลังขอให้มีการเติบโตของเดนไดรต์และความล้มเหลวในสนามในที่สุด ฉันได้เรียนรู้สิ่งนี้อย่างยากลำบากจากโปรเจ็กต์เซ็นเซอร์ความชื้น-
- กรดอนินทรีย์ (IN):ไม่ค่อยใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เหล่านี้เป็นสูตรเข้มข้นที่คุณเห็นในงานประปาหรืองานโลหะแผ่น การกัดกร่อนทำให้ไม่เหมาะสมกับส่วนประกอบที่ละเอียดอ่อน
- เปิดใช้งานสังเคราะห์ (SA):สูตรสมัยใหม่ที่ออกแบบมาเพื่อเลียนแบบประสิทธิภาพของโรซินด้วยเคมีสังเคราะห์ มักวางตลาดว่าตัวเลือก "ไม่-สะอาด"
อุณหภูมิในการเปิดใช้งานมีความสำคัญอย่างมาก และเอกสารข้อมูลจำเพาะไม่ได้ระบุอย่างชัดเจนเสมอไป ฟลักซ์ที่ออกแบบมาสำหรับการประมวลผลแบบไร้สารตะกั่ว-ที่ 250 องศาจะไม่ทำงานเหมือนกันที่จุดยูเทคติก 183 องศาของตะกั่วดีบุก- คุณจะได้รับการกำจัดออกไซด์ที่ไม่สมบูรณ์ การเปียกไม่ดี และข้อต่อที่ดูยอมรับได้แต่ล้มเหลวภายใต้การหมุนเวียนด้วยความร้อน
องค์ประกอบการวางประสาน
Solder paste เป็นสิ่งที่ซับซ้อนอย่างแท้จริง
โดยทั่วไปปริมาณโลหะจะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 88% ถึง 92% โดยน้ำหนัก แม้ว่าจะแปลเป็นประมาณ 50% โดยปริมาตรเนื่องจากความหนาแน่นที่แตกต่างกัน การกระจายขนาดอนุภาคเป็นไปตามระบบการจำแนกประเภท-ประเภทที่ 3 (25-45 ไมครอน) ยังคงเป็นปัจจัยหลักสำหรับการใช้งาน SMT ส่วนใหญ่ ในขณะที่ประเภทที่ 4 และประเภทที่ 5 ที่มีอนุภาคละเอียดกว่าจะตอบสนองความต้องการของส่วนประกอบ 0201 และแพ็คเกจ micro-BGA
พาหนะฟลักซ์ในสารบัดกรีทำหน้าที่หลายอย่างนอกเหนือจากการกำจัดออกไซด์ธรรมดา โดยให้คุณสมบัติทางรีโอโลยีที่จำเป็นสำหรับการพิมพ์ลายฉลุ-การแปะจะต้องม้วน ไม่ใช่เลื่อนข้ามพื้นผิวลายฉลุ มันจะต้องหลุดออกจากผนังรูรับแสงอย่างหมดจด จำเป็นต้องมีการยึดเกาะที่เพียงพอเพื่อยึดส่วนประกอบระหว่างการจัดวาง และจะต้องปล่อยก๊าซออกมาอย่างหมดจดในระหว่างการรีโฟลว์โดยไม่กระเด็น
นั่นเป็นการถามอะไรมากมายจากสิ่งที่เป็นหลักในการเสียสละ
ส่วนผสมโลหะผสมทั่วไป:
ตะกั่วดีบุก- (Sn63/Pb37) ยังคงใช้อยู่สำหรับการใช้งานด้านการบินและอวกาศและการทหารบางประเภทที่ได้รับการยกเว้นจากข้อกำหนด RoHS จุดหลอมเหลว 183 องศาและคุณลักษณะการทำให้เปียกที่ดีเยี่ยม ทำให้เป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมมานานหลายทศวรรษ
SAC305 (ดีบุก 96.5% เงิน 3% ทองแดง 0.5%) กลายเป็นทางเลือกปลอดสารตะกั่ว-ที่โดดเด่น จุดหลอมเหลวสูงกว่าประมาณ 217-220 องศา ปริมาณธาตุเงินทำให้ต้นทุนวัสดุเพิ่มขึ้นแต่ช่วยเพิ่มความต้านทานต่อความล้าจากความร้อน
ตัวเลือกอุณหภูมิต่ำ-เช่น Sn42/Bi58 (จุดหลอมเหลว 138 องศา) กำลังได้รับแรงฉุดสำหรับส่วนประกอบที่ไวต่อความร้อน- บิสมัททำให้ข้อต่อค่อนข้างเปราะ ซึ่งจำกัดการใช้งาน
ความแตกต่างในการใช้งานจริง
Flux paste ดำเนินต่อไปก่อนและระหว่างการทำงานซ้ำ คุณกำลังใช้เพื่อเตรียมพื้นผิว ทำให้เปียก หรืออำนวยความสะดวกในการไหลของบัดกรีในมือ-สถานการณ์การบัดกรี มันเป็นตัวช่วยในกระบวนการ ไม่ใช่วัสดุประสาน
ลำดับการทำงานซ้ำโดยทั่วไป: ทาฟลักซ์เพสต์ที่ไซต์งาน ส่วนประกอบการเปลี่ยนตำแหน่ง การไหลซ้ำด้วยอากาศร้อน หรือ IR แบบโฟกัส ฟลักซ์จะทำความสะอาดสารบัดกรีที่มีอยู่ ส่งเสริมการรวมตัวกัน และสารบัดกรีดั้งเดิมบนแผ่นอิเล็กโทรดจะสร้างข้อต่อ ไม่จำเป็นต้องใช้โลหะเพิ่มเติม-สมมติว่ามีปริมาณบัดกรีเพียงพอ
สารบัดกรีให้ทั้งฟังก์ชันฟลักซ์และโลหะสำหรับการสร้างข้อต่อ มีการจ่ายหรือพิมพ์ลายฉลุ-บนแผ่นเปล่าก่อนที่จะวางส่วนประกอบ วงจรรีโฟลว์จะกระตุ้นฟลักซ์ ละลายอนุภาคโลหะผสม และสร้างพันธะทางโลหะวิทยาในการเคลื่อนตัวด้วยความร้อนเพียงครั้งเดียว
ความแตกต่างดูเหมือนชัดเจนเขียนออกมาเช่นนี้ ในทางปฏิบัติ ความสับสนยังคงมีอยู่เนื่องจากผลิตภัณฑ์ทั้งสองสามารถสร้างพื้นผิวที่ดูมันวาวและเปียก-ได้ในระหว่างการทำความร้อน ความแตกต่างจะปรากฏให้เห็นเมื่อคุณตรวจสอบข้อต่อหรือได้รับความเค้นทางกลเท่านั้น
การจัดเก็บและการจัดการนิสัยใจคอ
วางประสานต้องใช้ความเย็น พาหนะฟลักซ์สลายตัวที่อุณหภูมิห้อง และอนุภาคโลหะสามารถออกซิไดซ์หรือตกตะกอนได้ ผู้ผลิตส่วนใหญ่ระบุการจัดเก็บที่อุณหภูมิ 0-10 องศา โดยมีอายุการเก็บรักษา 6 เดือน ก่อนใช้งาน คุณต้องปล่อยให้ภาชนะไปถึงอุณหภูมิห้องโดยเปิดด้วยน้ำเย็น ทำให้เกิดการควบแน่นซึ่งจะทำลายคุณภาพการพิมพ์
ช่วงอุ่นเครื่อง-ดึงดูดผู้คน ขั้นต่ำสี่ชั่วโมงสำหรับขวด 500 กรัม เปิดตั้งแต่เนิ่นๆ แล้วคุณจะเสียหายทั้งคอนเทนเนอร์
Flux paste ให้โทษมากกว่า โดยทั่วไปจะคงตัวที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลา 12-24 เดือน สูตรออกฤทธิ์สูงบางสูตรอาจต้องแช่เย็น แต่ก็ไม่เป็นสากล
ไม่มีผลิตภัณฑ์ใดทนต่อการแช่แข็ง การเปลี่ยนเฟสจะรบกวนส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันในลักษณะที่ไม่สามารถคืนสภาพได้โดย-การผสมซ้ำ
เมื่อ Flux Paste กอบกู้วัน
การกำจัดส่วนประกอบ หยุดเต็ม. นี่คือจุดที่ฟลักซ์เพสต์ได้รับมาแทนที่สถานีทำใหม่ทุกแห่ง
การพยายามถอด QFN หรือ BGA โดยไม่มีฟลักซ์ที่เพียงพอถือเป็นเรื่องที่น่าหงุดหงิด โลหะบัดกรีที่มีอยู่จะไม่เปียกอย่างถูกต้อง ส่วนประกอบจะเกาะติดไม่สม่ำเสมอ แผ่นอิเล็กโทรดเสียหายแทบจะหลีกเลี่ยงไม่ได้ การใช้ฟลักซ์เพสต์ที่เหมาะสมในปริมาณมากจะเปลี่ยนการทำงาน
กระบวนการปักหมุด-ใน-ยังได้รับประโยชน์จากการใช้ฟลักซ์เสริม แม้ว่าขั้นตอนนี้จะเข้าสู่ขอบเขตการผลิตเฉพาะทางก็ตาม
สำหรับการเชื่อมประสานแบบคลื่น-เมื่อคุณกำลังจัดการกับการเชื่อมหรือการเติมที่ไม่เพียงพอบน-รอยต่อของรู- ฟลักซ์ที่ทาด้วยแปรงหรือปากกาฟลักซ์ช่วยให้การบัดกรีไหลได้สะอาดโดยไม่ต้องเพิ่มปริมาตร มีบัดกรีเพียงพออยู่แล้ว คุณแค่ต้องการให้มันประพฤติตัว
เมื่อบัดกรีเท่านั้นที่ใช้งานได้
การประกอบชิ้นส่วน{0}}ยึดพื้นผิวแบบใหม่ คุณไม่สามารถ-วางทางของคุณไปยังข้อต่อที่ขาดการบัดกรีได้
ขั้นตอน-การใช้งานบัดกรีที่วงจรการไหลซ้ำตามลำดับต้องใช้ปริมาตรโลหะผสมที่แม่นยำ ต้นแบบทำงานโดยใช้อุปกรณ์จ่ายยา การพิมพ์ลายฉลุสำหรับปริมาณการผลิต พรีฟอร์มเป็นอีกทางเลือกหนึ่งที่นี่ แต่เพสต์ยังคงโดดเด่นสำหรับ SMT มาตรฐาน
การเลือกขนาดอนุภาคมีความสำคัญต่อ-การทำงานที่มีความละเอียด การพยายามพิมพ์การวางประเภท 3 ผ่านรูลายฉลุ 0.3 มม. ส่งผลให้เกิดคราบสกปรกที่ไม่สอดคล้องกันและข้อบกพร่องในการเชื่อมต่อ คุณต้องมีประเภท 4 หรือละเอียดกว่า โดยมีฟลักซ์รีโอโลยีที่เหมาะสมเพื่อให้เข้ากัน
ความจริงบางประการที่ไม่มีใครโฆษณา
โปรไฟล์การจัดเรียงใหม่สำหรับ-สารตะกั่วบัดกรีไร้สารตะกั่วต้องการความแม่นยำมากกว่า-สารตะกั่วดีบุกที่เคยมีมา หน้าต่างการประมวลผลแคบลงอย่างมาก-คุณจะต้องเข้าถึง liquidus และคงไว้นานเพียงพอสำหรับการทำให้เปียกอย่างเหมาะสม แต่หลีกเลี่ยงการขยายเวลาให้สูงกว่า 250 องศา ซึ่งการเติบโตของอินเทอร์เมทัลลิกจะเร่งตัวขึ้น และส่วนประกอบถึงขีดจำกัดความร้อน
ฟลักซ์เพสต์ที่ใช้ร่วมกับสารบัดกรีที่มีอยู่ไม่มีข้อจำกัดที่เหมือนกัน ฟลักซ์เปิดใช้งาน ทำงาน และมอดไหม้ คุณไม่ได้พยายามละลายการกระจายตัวของอนุภาค คุณกำลังทำให้เกิดการไหลของโลหะผสมที่มีอยู่แล้ว-
ซึ่งหมายความว่าโปรไฟล์การทำงานซ้ำอาจแตกต่างกันอย่างมากจากโปรไฟล์การปรับเปลี่ยนการผลิต แม้จะอยู่ในชุดประกอบเดียวกันก็ตาม มวลความร้อนแตกต่างกัน ปริมาตรของบัดกรีแตกต่างกัน พฤติกรรมของฟลักซ์จะเปลี่ยนไป
ตัวชี้วัดคุณภาพ
สารตกค้างของฟลักซ์เพสต์ที่ยอมรับได้ (สำหรับสูตรที่ไม่-สะอาด): น้อยที่สุด ไม่-เหนียว และไม่-นำไฟฟ้า การเปิดรับความชื้นสูงไม่ควรทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่มองเห็นได้
ข้อต่อแบบบัดกรีที่ยอมรับได้: รูปทรงของเนื้อโลหะเว้าเรียบ แผ่นเปียกทั้งหมด ไม่มีช่องว่างที่มองเห็นได้บนรังสีเอกซ์- มีความหนาระหว่างโลหะที่เหมาะสม
ตัวบ่งชี้ที่เป็นปัญหาสำหรับฟลักซ์เพสต์: สารตกค้างเหนียวที่ดึงดูดการปนเปื้อน การสะสมของผลึกสีขาว (ตัวกระตุ้นที่ไม่ทำปฏิกิริยา) การกัดกร่อนบนตัวนำใกล้เคียง
ตัวบ่งชี้ที่เป็นปัญหาสำหรับการวางโลหะบัดกรี: ลักษณะข้อต่อที่เป็นเม็ดเล็ก (ข้อต่อเย็นหรือการรีโฟลว์ไม่เพียงพอ), ลูกบัดกรีบนพื้นผิวหน้ากาก (ปริมาณการพอกมากเกินไปหรือปัญหาโปรไฟล์), การฝังศพ (แรงเปียกที่ไม่สม่ำเสมอระหว่างการรีโฟลว์)
คำถามต้นทุน
Flux paste: 15-80 เหรียญสหรัฐฯ ต่อกิโลกรัม ขึ้นอยู่กับสูตรและผู้ผลิต คุณกำลังใช้ปริมาณที่ค่อนข้างน้อยแม้ในสภาพแวดล้อมการผลิต
ตะกั่วบัดกรี: $80-400+ ต่อกิโลกรัม ปริมาณโลหะเป็นตัวขับเคลื่อนราคา โดยมี SAC305 อยู่ในระดับสูงเนื่องจากมีแร่เงิน โลหะผสมชนิดพิเศษสำหรับการใช้งานที่มีความน่าเชื่อถือสูง-สามารถเกิน $600/กก.
จากมุมมองการบริโภค การใช้ฟลักซ์เพสต์อาจใช้ 50-100 กรัมต่อเดือนในการดำเนินการแก้ไขในระดับปานกลาง ปริมาณการใช้สารบัดกรีจะปรับขนาดตามปริมาณการผลิต สายการผลิต SMT ที่ยุ่งวุ่นวายสามารถเผาผลาญได้หลายกิโลกรัมต่อวัน
เศรษฐศาสตร์นิยมใช้วัสดุแต่ละอย่างอย่างเหมาะสมมากกว่าการพยายามทดแทน การใช้สารบัดกรีราคาแพงโดยที่สารฟลักซ์จะสิ้นเปลืองเงินอย่างเพียงพอ การใช้ฟลักซ์เพสต์ที่จำเป็นต้องเติมโลหะทำให้เสียเวลาและส่วนประกอบต่างๆ
ข้อควรพิจารณาเกี่ยวกับความเข้ากันได้
ฟลักซ์เพสต์บางชนิดอาจไม่สามารถใช้งานได้กับโลหะผสมบัดกรีทั้งหมด เคมีกระตุ้นจำเป็นต้องจัดการกับออกไซด์สายพันธุ์เฉพาะที่มีอยู่ โดยทั่วไปแล้ว ออกไซด์ของตะกั่วฟรี-จะดื้อกว่าตะกั่วออกไซด์ของดีบุก- ซึ่งต้องใช้สูตรฟลักซ์ที่รุนแรงกว่า
การผสมเคมีฟลักซ์ในการประกอบชิ้นเดียวทำให้เกิดความเสี่ยงด้านความน่าเชื่อถือ ฟลักซ์การผลิตที่ไม่-สะอาดตามด้วยฟลักซ์การทำงานซ้ำที่ละลายน้ำได้- จะทิ้งสารตกค้างที่กระบวนการทำความสะอาดทั้งสองจัดการไม่ได้อย่างสมบูรณ์
วิธีที่ปลอดภัยที่สุด: ใช้ฟลักซ์เพสต์จากผู้ผลิตและกลุ่มเคมีเดียวกันกับครีมบัดกรีของคุณ หากการผลิตของคุณใช้สารบัดกรี Kester R562 ให้ใช้ผลิตภัณฑ์ Kester flux ในการทำงานซ้ำ การผสมผสานระหว่าง-ผู้ผลิตสามารถทำงานได้แต่ต้องมีการตรวจสอบความถูกต้อง
คำสั้น ๆ เกี่ยวกับ Tackifiers
ผู้ปฏิบัติงานบางรายใช้ฟลักซ์เพสต์เป็นกาวส่วนประกอบ โดยใช้ประโยชน์จากความเหนียวในการยึดชิ้นส่วนระหว่างการจัดการก่อนการรีโฟลว์ วิธีนี้ได้ผลเพียงสั้นๆ แต่สร้างปัญหา-การกระจายของฟลักซ์ตกค้างไม่สามารถคาดเดาได้ และคุณอาจใช้ฟลักซ์มากกว่าที่จำเป็นสำหรับฟังก์ชันการบัดกรี
มีกาว SMT เฉพาะสำหรับจุดประสงค์นี้ ได้รับการกำหนดสูตรเพื่อรักษาความยึดเกาะโดยไม่รบกวนกระบวนการบัดกรี การใช้ฟลักซ์เพสต์แทนเป็นหนึ่งในสารช่วยปูพื้น-ที่ทำให้เกิดการหลบหนีอย่างมีคุณภาพในที่สุด
หมายเหตุการปฏิบัติขั้นสุดท้าย
ตรวจสอบเสมอว่าคุณหยิบวัสดุที่ถูกต้องก่อนการสมัคร การดูป้ายกำกับเพียงสอง-วินาทีนั้นเหนือกว่าเซสชันการทำงานซ้ำสอง- ชั่วโมง
ดูแลรักษาอุปกรณ์การจ่ายแยกต่างหากสำหรับฟลักซ์เพสต์และเพสต์บัดกรี การปนเปื้อนข้าม-ทำให้เกิดพฤติกรรมที่ไม่สอดคล้องกันซึ่งยากต่อการวินิจฉัย
วันที่ภาชนะของคุณเมื่อเปิด วัสดุทั้งสองจะสลายตัวเมื่อสัมผัสกับบรรยากาศ แม้ว่าจะมีอัตราที่ต่างกันก็ตาม "เดือนที่แล้วสบายดี" ไม่ได้หมายความว่าวันนี้สบายดี
หากมีข้อสงสัย ให้ทดสอบฮาร์ดแวร์ที่เป็นเศษก่อนที่จะดำเนินการประกอบการผลิต ความแตกต่างของพฤติกรรมระหว่างฟลักซ์เพสต์และพาสต์บัดกรีจะปรากฏให้เห็นทันทีภายใต้การขยายหลังจากรอบการรีโฟลว์-หากคุณรู้ว่ากำลังมองหาอะไร
