Καλύτερη ροή συγκόλλησης για ηλεκτρονικά

Δεν υπάρχει μία μόνο «καλύτερη ροή συγκόλλησης» — η καλύτερη είναι ο τύπος που ταιριάζει με την εργασία σας. Για τις περισσότερες ηλεκτρονικές εργασίες, η σωστή επιλογή είναι η ροή χωρίς καθάρισμα ή η ροή με κολοφώνιο (RMA) : και οι δύο είναι ήπιες, μη διαβρωτικές όταν χρησιμοποιηθούν σωστά και ασφαλείς για τις πλακέτες κυκλωμάτων. Η υδατοδιαλυτή ροή είναι ισχυρότερη και χρησιμοποιείται σε σημεία όπου μπορείτε να πλύνετε καλά την πλακέτα μετά. Το μόνο πράγμα που πρέπει να αποφύγετε εντελώς είναι η ροή οξέος ή «υδραυλικών», της οποίας τα διαβρωτικά υπολείμματα θα βλάψουν τα ηλεκτρονικά. Αυτός ο οδηγός εξηγεί τους τύπους ροής, τις μορφές στις οποίες διατίθενται, πώς να επιλέξετε την καλύτερη για χειροκίνητη συγκόλληση, επανεπεξεργασία SMD ή παραγωγή, και πώς ελέγχεται η ροή σε πραγματική συναρμολόγηση PCB.

Τι κάνει η ροή συγκόλλησης και γιατί έχει σημασία ο τύπος

Το flux έχει μία βασική λειτουργία: να αφαιρεί το λεπτό στρώμα οξειδίου από τις μεταλλικές επιφάνειες, ώστε το λιωμένο συγκολλητικό υλικό να μπορεί να βραχεί και να κολλήσει σε αυτές. Ο θερμαινόμενος χαλκός οξειδώνεται σχεδόν αμέσως και το συγκολλητικό υλικό δεν θα κολλήσει στο οξείδιο. Το flux απομακρύνει χημικά αυτό το οξείδιο, το εμποδίζει να ανασχηματιστεί κατά τη διάρκεια των λίγων δευτερολέπτων που η σύνδεση είναι ζεστή και μειώνει την επιφανειακή τάση, έτσι ώστε το συγκολλητικό υλικό να ρέει σε ένα λείο φιλέτο.

Ο λόγος που έχει σημασία ο «τύπος» είναι τα υπολείμματα. Μετά την συγκόλληση, κάθε ρευστό αφήνει κάτι πίσω του και το πόσο διαβρωτικό ή αγώγιμο είναι αυτό το υπόλειμμα — και το αν πρέπει να καθαριστεί — είναι ακριβώς αυτό που διαχωρίζει ένα ρευστό που είναι ασφαλές σε μια πλακέτα κυκλώματος από ένα που θα την καταστρέψει αργά. Η επιλογή του καλύτερου ρευστού έχει να κάνει στην πραγματικότητα με την επιλογή του σωστού επιπέδου δραστηριότητας και συμπεριφοράς υπολειμμάτων για την πλακέτα σας και την ικανότητά σας να την καθαρίζετε.

Τύποι ροής συγκόλλησης (κολοφώνιο, μη καθαρό, υδατοδιαλυτό)

Τρεις οικογένειες καλύπτουν σχεδόν όλες τις ηλεκτρονικές συγκολλήσεις. Τυπικά ταξινομούνται από το πρότυπο J-STD-004, το οποίο κωδικοποιεί τη χημεία και τη δραστικότητα της βάσης (για παράδειγμα, ROL0 σημαίνει βάση κολοφωνίου, χαμηλής δραστικότητας, χωρίς αλογονίδια).

Για τους περισσότερους αναγνώστες η απόφαση είναι απλή: ένα κολοφώνιο (RMA) ή ένα μη καθαρό flux είναι η ασφαλής και καλύτερη επιλογή για όλες τις χρήσεις. Προτιμήστε το υδατοδιαλυτό μόνο όταν χρειάζεστε την επιπλέον καθαριστική του δύναμη και μπορείτε να πλύνετε καλά την σανίδα.

Μορφές ροής και πότε να χρησιμοποιείτε την καθεμία

Η ίδια χημεία εμφανίζεται σε διάφορες φυσικές μορφές και η μορφή συχνά έχει μεγαλύτερη σημασία καθημερινά από την ίδια την χημεία.

• Σύρμα συγκόλλησης με πυρήνα ροής — η ροή είναι ενσωματωμένη στο κέντρο του σύρματος. Βολικό για γενική χειροκίνητη συγκόλληση· για πολλές εργασίες διαμπερούς οπής και επικασσιτέρωσης δεν απαιτείται επιπλέον ροή.
• Υγρή ροή / στυλό ροής — αραιό υγρό που εφαρμόζεται με στυλό ή πινέλο. Κατάλληλο για κολλήσεις με σύρσιμο, επικασσιτέρωση και φρεσκάρισμα οξειδωμένων σφουγγαριών.
• Ροή γέλης / πάστας (σύριγγα) — παχύ, ελεγχόμενο, παραμένει εκεί που το βάζετε. Η ιδανική επιλογή για SMD και επεξεργασία λεπτών οπών.
• Κολλώδης ροή — ένα κολλώδες τζελ που βοηθά επίσης στη συγκράτηση των μικρών εξαρτημάτων στη θέση τους. Ιδανικό για BGA και επανεπεξεργασία και επανασφαίριση QFN.
• Πάστα συγκόλλησης — συλλέκτης αναμεμειγμένος με κόλλα σε σκόνη, τυπωμένος μέσα από στένσιλ για συναρμολόγηση σε επιφάνεια (όχι μεμονωμένο συλλέκτης, αλλά η ίδια χημεία συλλέκτη στο εσωτερικό).

Πώς να επιλέξετε το καλύτερο flux για την εργασία σας

Αντί για έναν μόνο νικητή, αντιστοιχίστε τη ροή με την εργασία που έχετε μπροστά σας.

Δύο κανόνες περιορίζουν το μεγαλύτερο μέρος της επιλογής: χρησιμοποιήστε το λιγότερο επιθετικό συλλέκτη που παράγει μια υγιή σύνδεση και, αν χρησιμοποιείτε ένα ενεργό υδατοδιαλυτό συλλέκτη, σχεδιάστε να καθαρίσετε πλήρως την πλακέτα πριν την τροφοδοτήσετε.

Κατανόηση των ετικετών ροής (ο κώδικας J-STD-004)

Τα φύλλα δεδομένων περιγράφουν τη ροή με έναν σύντομο κωδικό J-STD-004 και όχι απλώς με τον όρο "no-clean". Η ανάγνωσή του σάς ενημερώνει για τη χημεία, πόσο ενεργή είναι η ροή και αν περιέχει αλογονίδια — χρήσιμο όταν χρειάζεται να αντιστοιχίσετε μια ροή με μια διεργασία ή μια απαίτηση αξιοπιστίας.

Έτσι, η ROL0 είναι μια ροή κολοφωνίου χαμηλής δραστικότητας χωρίς αλογονίδια — μια τυπική, ήπια ροή που κολλιέται με το χέρι — ενώ η ORH1 είναι μια οργανική (υδατοδιαλυτή) ροή υψηλής δραστικότητας με αλογονίδια που πρέπει να καθαριστεί. Για τα περισσότερα ηλεκτρονικά, μια ροή L0 ή M0 είναι το ασφαλές εύρος.

Συνήθως χρησιμοποιούμενα προϊόντα ροής

Οι συγκεκριμένες λίστες με τις «καλύτερες ροές» αλλάζουν συχνά και το σωστό προϊόν εξαρτάται από την εργασία σας, επομένως αντιμετωπίστε τα ακόλουθα ως ευρέως χρησιμοποιούμενα, καλά θεωρημένα παραδείγματα αντί για μία μόνο οριστική επιλογή:

• Μη καθαρή πάστα/ρευστική γέλη (π.χ. MG Chemicals 8341) — μια δημοφιλής πάστα κολοφωνίου γενικής χρήσης χωρίς καθαρισμό για επισκευές και εργασίες SMD.
• Μη καθαρή κολλώδης ροή (π.χ. ChipQuik SMD291) — μια συνηθισμένη επιλογή για επανεπεξεργασία και επανασφαίριση SMD/BGA.
• Ροζίνη πάστας ροής (π.χ. SRA, κολοφώνιο Kester) — παραδοσιακό συλλίπασμα κολοφωνίου για χειροκίνητη συγκόλληση και επικασσιτέρωση.
• Μη καθαρές ροές υγρού / στυλό ροής (π.χ. Kester 951, MG Chemicals) — για συγκόλληση με έλξη και φρεσκάρισμα των μαξιλαριών.

Ό,τι και να αγοράσετε, ελέγξτε ότι προορίζεται για ηλεκτρονικά (όχι για υδραυλικά), ότι η δραστηριότητά του ταιριάζει με κολλήσεις με ή χωρίς μόλυβδο, ανάλογα με τις ανάγκες, και ότι η συμπεριφορά των υπολειμμάτων ταιριάζει με το αν θα καθαρίσετε την πλακέτα.

Υπολείμματα ροής καθαρισμού και ασφάλεια

Ο τρόπος χειρισμού των υπολειμμάτων εξαρτάται από τη ροή:

• Χωρίς καθάρισμα Τα υπολείμματα έχουν σχεδιαστεί για να παραμένουν στη θέση τους και είναι ηλεκτρικά ασφαλή. Μπορεί να καθαριστεί για αισθητικούς λόγους ή σε περιπτώσεις όπου θα μπορούσαν να επηρεάσουν την ομοιόμορφη επίστρωση ή την επαφή του αισθητήρα δοκιμής.
• Κολοφώνιο Το υπόλειμμα είναι μη αγώγιμο αλλά μπορεί να γίνει κολλώδες και συχνά καθαρίζεται με ισοπροπυλική αλκοόλη (IPA) για μια καθαρή και επιθεωρήσιμη πλακέτα.
• Υδατοδιαλυτό υπόλοιπο πρέπει να αφαιρεθεί με νερό (ιδανικά απιονισμένο) και η πλακέτα να στεγνώσει πλήρως πριν από την τροφοδοσία, επειδή τα υπολείμματα είναι διαβρωτικά και αγώγιμα αν παραμείνουν.

Ασφάλεια: να κάνετε πάντα κόλληση σε αεριζόμενο χώρο ή με απαγωγή αναθυμιάσεων — οι αναθυμιάσεις του συλλέκτη είναι ερεθιστικές — και να πλένετε τα χέρια σας μετά τον χειρισμό του συλλέκτη. Και για να επαναλάβουμε το πιο σημαντικό σημείο: οξεικός/υδραυλικός συλλέκτης (με βάση το χλωριούχο ψευδάργυρο) δεν χρησιμοποιείται ποτέ σε πλακέτες κυκλωμάτων. Τα υπολείμματά του θα διαβρώσουν ίχνη και θα δημιουργήσουν διαρροές.

Πώς διαχειρίζεται η ροή στη συναρμολόγηση PCB

Στην μαζική παραγωγή, η ροή δεν επιλέγεται με βάση την αίσθηση — καθορίζεται και ελέγχεται. Η ροή μέσα στην πάστα συγκόλλησης ταιριάζει με το κράμα και το προφίλ επαναροής, χρησιμοποιούνται μη καθαρές χημικές ουσίες όπου μπορούν να παραμείνουν με ασφάλεια υπολείμματα και οι υδατοδιαλυτές ή υψηλότερης δραστικότητας ροές συνδυάζονται με ένα ενσωματωμένο βήμα πλύσης.

Η Highleap Electronics , ένας κατασκευαστής PCB και PCBA με έδρα την Κίνα, ελέγχει τη ροή και τα υπολείμματα ως μέρος της διαδικασίας συναρμολόγησης: επιλέγονται πάστα και ροή για το κράμα, καθαρίζονται όπου η χημική σύσταση ή οι απαιτήσεις αξιοπιστίας του πελάτη το απαιτούν και επαληθεύονται με AOI και ακτίνες Χ. Όπου οι πλακέτες αντιμετωπίζουν υγρασία ή μόλυνση κατά τη λειτουργία, εφαρμόζεται σύμμορφη επίστρωση σε μια σωστά καθαρισμένη επιφάνεια. Μια ανασκόπηση DFM μπορεί να εντοπίσει τις ανάγκες καθαρισμού και επίστρωσης πριν ξεκινήσει η συναρμολόγηση.

Συχνές ερωτήσεις για την καλύτερη ροή συγκόλλησης

Ποια είναι η καλύτερη ροή για την ηλεκτροκόλληση ηλεκτρονικών;

Για τα περισσότερα ηλεκτρονικά, η καλύτερη επιλογή για όλες τις χρήσεις είναι ένα υγρό κολλώδους γέλης χωρίς καθάρισμα ή ρητίνης κολοφωνίου (RMA) — ήπιο, μη διαβρωτικό όταν χρησιμοποιείται σωστά και ασφαλές για τις πλακέτες. Ειδικά για την επανεπεξεργασία SMD και BGA, ένα υγρό κολλώδους γέλης χωρίς καθάρισμα λειτουργεί καλύτερα.

Ποια είναι η καλύτερη ροή για επανεπεξεργασία SMD και BGA;

Ένα μη καθαριζόμενο, κολλώδες ρευστό τζελ σε σύριγγα. Παραμένει ακριβώς εκεί που το τοποθετείτε, συγκρατεί μικρά κομμάτια κατά την τοποθέτηση και αφήνει ένα ασφαλές υπόλειμμα, γι' αυτό και αποτελεί το πρότυπο για την επανασφαίριση λεπτού βήματος και BGA.

Είναι καλύτερο το no-clean ή το rosin flux;

Και τα δύο είναι καλά για ηλεκτρονικά. Η μη καθαριότητα είναι βολική επειδή τα υπολείμματά της μπορούν να παραμείνουν στη θέση τους και είναι ηλεκτρικά ασφαλής, καθιστώντας την το πρότυπο παραγωγής. Η ρητίνη (RMA) είναι ανθεκτική και ιδανική για χειροκίνητη συγκόλληση, αν και τα υπολείμματά της καθαρίζονται συχνότερα για μια καθαρή πλακέτα.

Πρέπει να καθαρίσω το flux μετά την συγκόλληση;

Εξαρτάται από τη ροή. Μπορεί να παραμείνει χωρίς καθάρισμα. Η ρητίνη δεν είναι αγώγιμη, αλλά συχνά καθαρίζεται για την εμφάνισή της και τον έλεγχο. Η υδατοδιαλυτή ρητίνη πρέπει να ξεπλένεται με νερό και να στεγνώνει πριν από την τροφοδοσία, επειδή τα υπολείμματά της είναι διαβρωτικά και αγώγιμα.

Μπορώ να χρησιμοποιήσω υδραυλικά ή ροή οξέος σε μια πλακέτα κυκλώματος;

Όχι. Το υγρό καθαρισμού οξέος/υδραυλικών (με βάση το χλωριούχο ψευδάργυρο) αφήνει ένα διαβρωτικό, αγώγιμο υπόλειμμα που καταστρέφει τις γραμμές και τα εξαρτήματα. Χρησιμοποιείτε μόνο υγρό καθαρισμού που έχει κατασκευαστεί για ηλεκτρονικά είδη — κολοφώνιο, χωρίς καθάρισμα ή υδατοδιαλυτό.

Τι συλλέκτη πρέπει να χρησιμοποιήσω για συγκόλληση χωρίς μόλυβδο;

Ένα συλλίπασμα ονομαστικό για χρήση χωρίς μόλυβδο ή σε υψηλότερες θερμοκρασίες, το οποίο είναι γενικά λίγο πιο ενεργό για να χειριστεί το υψηλότερο σημείο τήξης. Πολλά συλλίπματα χωρίς καθαρισμό και κολοφώνιο έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν τόσο με κολλήσεις με μόλυβδο όσο και χωρίς μόλυβδο — ελέγξτε την ετικέτα.

Χρειάζεται η συγκόλληση με πυρήνα ροής επιπλέον ροή;

Συχνά δεν είναι κατάλληλο για απλές εργασίες διαμπερούς οπής και επικασσιτέρωσης, καθώς η ροή βρίσκεται ήδη μέσα στο σύρμα. Για επανεπεξεργασία SMD, επισκευή οξειδωμένων αρμών ή εργασίες BGA, η προσθήκη ενός ειδικού ροής σε μορφή τζελ ή υγρού δίνει πολύ καλύτερα αποτελέσματα.