Srauto chemija lemia skirtumą tarp gamybos linijos, pasiekiančios 98 % pirmojo praėjimo, ir 87 % šlubuojančios linijos, kol visi ginčijasi, kieno tai kaltė. Pats junginys -reaktyvus aktyvatorių, transporto priemonių ir tirpiklių mišinys, sukurtas pašalinti oksido plėveles ir skatinti metalurginį drėkinimą-sudaro galbūt 2 % jūsų medžiagų sąnaudų ir maždaug 40 % jūsų defektų priežasčių, kai kažkas pakrypsta į šoną. IPC J-STD-004B klasifikuoja šias kompozicijas pagal aktyvumo lygius (L, M, H), halogenidų kiekį ir bazinę chemiją, tačiau specifikacijų lape beveik nieko nepasakoma apie tai, arsrautasiš tikrųjų veiks jūsų linijoje, su jūsų lentomis, paleisdami jūsų šiluminius profilius. Šis skirtumas tarp pažadų duomenų lape ir gamybos grindų realybės yra ta vieta, kur derlius gyvuoja arba miršta.
Oksido problema Niekas apie tai negalvoja, kol nevėlu
Oksidacija vyksta greičiau, nei dauguma žmonių supranta. Matote išmatuojamą oksido padidėjimą per kelias sekundes po to, kai varis pasiekia aukštesnę temperatūrą-ne minutes, ne „galų gale“, o iškart. Ir štai dalykas: išlydytas lydmetalis visiškai neprisijungs prie oksiduoto metalo. Dėl jo fizikos negalima-derėtis.
Čia srautas uždirba savo atlyginimą. Aktyvatoriai -abieto rūgšties dariniai kanifolijos kompozicijose, organinės rūgštys, pvz., adipicas arba gintaro rūgštis vandenyje -tirpiose sistemose-, chemiškai sumažina tuos oksido sluoksnius ir kartu sukuria apsauginį barjerą nuo re-oksidacijos kritinėmis sekundėmis, kai lydmetalis iš tikrųjų teka. Be šios kliūties jūs kovojate pralaimėjusioje kovoje su termodinamika.
Drėkinimo reiškinys yra svarbesnis, nei vertina dauguma gamybos inžinierių. Dėl paviršiaus įtempimo išlydytas lydmetalis natūraliai sumažina kontaktinį plotą. Tai nori sumušti. Fliusiniai junginiai sumažina paviršiaus įtempimą, leisdami lydiniui pasklisti po trinkeles tokiu greičiu, kuris iš tikrųjų palaiko gamybos našumą. Kai srauto aktyvumas yra nepakankamas? Gaunate drėgmės pašalinimą, litavimo rutulį, neužbaigtas jungtis, kurios vizualiai apžiūrint atrodo gerai, bet po trijų mėnesių terminio ciklo metu susidaro krateris.
Kodėl jūsų ne{0}}švarus srautas tikriausiai neveikia taip gerai, kaip manote
Būkime sąžiningi dėl to, apie ką srauto pardavėjai nemėgsta diskutuoti: ne{0}}švarus yra rinkodaros terminas, daugiau nei techninė klasifikacija.
Chemija atsirado devintojo dešimtmečio pabaigoje kaip atsakas į Monrealio protokolo apribojimus CFC valymo tirpikliams. Užuot plėtoję alternatyvius valymo procesus, pramonė privertė fliusų chemikus sukurti produktus su likučiais, kurie teoriškai galėtų likti ant plokščių nesukeldami patikimumo problemų. Taikant šį metodą buvo smarkiai sumažintas kietųjų medžiagų kiekis -kartais 1,5 %, palyginti su 20 % tradicinėje kanifolijoje-, kartu su aktyvatoriais, skirtais visiškai suirti pakartotinio srauto metu.
Kai šiluminis profilis yra tobulas, o mėnulis yra tinkamoje fazėje, o šalia trafaretinio spausdintuvo niekas nečiaudėjo, ne{0}}clean veikia pakankamai gerai.
Problema ta, kad joks{0}}švarus srautas nėra ypač jautrus proceso pokyčiams. Šiems aktyvatoriams reikia tam tikros temperatūros tam tikrą laiką, kad jie visiškai sugestų. Per trumpa mirkymo zona? Liko aktyvios liekanos. Maksimali temperatūra nepasiekė specifikacijų lentos kraštuose? Iš dalies suskaidytas srautas yra po komponentais, lėtai sugeriantis atmosferos drėgmę ir sukuriantis laidžius kelius, dėl kurių atsiranda lauko gedimų praėjus aštuoniolikai mėnesių po išsiuntimo.
Štai ko jums niekas nepasako per srauto pardavėjo pietus-ir-sužinokite: nemaža dalis didelio-patikimumo gamintojų vis tiek išvalo savo ne-švarų srautą. Iš esmės tai įpareigoja IPC-A-610 3 klasės reikalavimai aviacijos ir medicininiams mazgams. Tankios plokštės su 0,4 mm{11}}žingsnio BGA ir apačioje esančiais komponentais sukuria puikią aplinką srauto likučiams, sukeliantiems elektrocheminę migraciją. Kam rizikuoti?
Ir jei nuspręsite valyti ne{0}}išvalyti likučius-sėkmės. Ta pati mažo-aktyvumo formulė, kuri tariamai daro juos „saugius“, taip pat daro juos atkakliai atsparius įprastoms valymo cheminėms medžiagoms. Jums reikės agresyvių tirpiklių, o jie sukelia galvos skausmą dėl tvarkymo ir aplinkosaugos.
Vandenyje-Tirpus: branduolinis variantas
Jei ne{0}}clean yra sviestinis peilis, vandenyje tirpus srautas yra grandininis pjūklas. Darbą atlieka greitai, tačiau neatsargaus elgesio pasekmės yra sunkios.
Organinių rūgščių aktyvatorių -glikolio- pagrindu sudarytos kompozicijos su citrinos, pieno arba adipo rūgštimis- užtikrina išskirtinį oksidų pašalinimą. Labai oksiduotiems paviršiams, sudėtingam metalizavimui, pvz., ENEPIG, arba pagreitintam oksidacijos greičiui, kuriame nėra švino, 260 laipsnių, vandenyje tirpus srautas dažnai gerokai lenkia visus kitus.
Kita pusė yra absoliuti,{0}}neabejotina, greitas valymas. Vandenyje tirpios likučiai yra stipriai higroskopiški. Palikite juos per naktį 60 % drėgnumo aplinkoje ir ryte pamatysite matomą koroziją. Mačiau, kad plokštės iš elektriškai tobulos į laužą virsta per mažiau nei šešiolika valandų, nes kažkas paliko jas sėdėti po banginio litavimo ir pamiršo paleisti valymo ciklą.
Pats valymas yra nesudėtingas-DI vanduo, dažnai su muilintuvais, purškimo arba panardinimo sistemose. Ultragarsinis maišymas padeda pasiekti žemus-atskiros komponentus. Svarbiausias reikalavimas yra kruopštumas. Dalinis valymas perskirsto joninius teršalus į sunkiau--pasiekiamas vietas jų nepašalinus, o tai yra kažkaip blogiau nei išvis nevalyti.
Vienas dalykas, kuris pribloškia žmones:{0}}vandenyje tirpūs likučiai, būdami šlapi, praleidžia elektrą. Bet koks elektrinis bandymas prieš visišką džiovinimą pateikia šiukšlių duomenis. Didelio-tankio lentos su aklinomis angomis išlaiko drėgmę vietose, kurias stebėtinai sunku išdžiovinti be kepimo vakuume.
„Reflow“ profilio ryšys
Flux neegzistuoja atskirai. Tai dalis sistemos, apimančios jūsų šiluminį profilį, pastos chemiją, plokštės metalizavimą, komponentų litavimą ir apie keturiasdešimt kitų kintamųjų, kurie sąveikauja taip, kad trikčių šalinimas atrodytų kaip detektyvas.
Įsiurbimo zonoje atsiranda daugiausia{0}}su srautu susijusių defektų. Per daug agresyvus išankstinis pašildymas sudegina lakiuosius nešiklius jiems dar neatlikus apsauginio darbo. Aktyvatoriai įpranta kovoti su oksidacija išankstinio pašildymo metu, užuot likę pasiekiami tikram pakartotinio srauto įvykiui. Pamatysite, kad tai išryškina-defektų raštą, kuris atrodo lygiai kaip vynuogių kekė padidinta, kur atskiros lydmetalio dalelės persiliejo, bet niekada nesusiliejo, nes oksido plėvelės neleido susilieti.
BGA galvos-į-pagalvės defektai atsiranda dėl to paties mechanizmo maždaug 60 % laiko. Perpylimo metu pakuotė deformuojasi, pakeldama litavimo rutulius nuo pastos nuosėdų. Jei srautas jau išnaudojo savo aktyvumą per pernelyg agresyvų išankstinį pašildymą, nebėra nieko, kas sumažintų oksido sluoksnį, susidarantį ant atviro rutulio paviršiaus atskyrimo metu. Ir rutulys, ir pasta ištirpsta, bet nesusijungia. Jūs gaunate tai, kas atrodo kaip galva, įspausta į pagalvę,{7}}fiziškai susiliečianti, bet metalurgiškai atskirta.
Azotas padeda, bet tai nėra magija. Reflow veikimas inertinėje atmosferoje sumažina srauto aktyvumo poreikį, bet nepanaikina. Jums vis tiek reikia atitinkamo aktyvinimo pagal konkrečią pastos ir lentos derinį.
Atrankinis litavimas yra savarankiškas dalykas
Atrankinio litavimo srauto reikalavimai skiriasi nuo bangų ir pakartotinio srauto taip, kad pramonei prireikė metų, kol jie buvo visiškai suprasti.
Pagrindinis iššūkis yra vietinis šildymas. Atrankinis litavimo antgalis intensyviai šildo energiją nedideliame plote, o gretimuose regionuose išlieka santykinai vėsu. Dėl to susidaro staigūs šiluminiai gradientai ir ribotas srauto veikimo laikas. Norint greitai pašalinti oksidus, reikia pakankamai aktyvintų formulių, tačiau be halogenidų, kurie sukeltų patikimumo problemų tose srityse, kurios negauna visos valymo naudos dėl tiesioginio litavimo kontakto.
Purkštukų užsikimšimas dėl kanifolijos{0}}pagrindo srautų išlieka nuolatine priežiūros našta. Kolofonija -tai techninis pušies dervos darinių terminas-, laikui bėgant linkęs karbonizuotis ir kauptis ant srauto aplikatoriaus purkštukų. Sintetinės alternatyvos išsprendžia šią problemą, tačiau kartais nustato savo drėkinimo apribojimus.
Naudojant „MicroJet“ srautą, reikalinga klampumo kontrolė, kuri yra griežtesnė nei daugelyje gamybos aplinkų. Temperatūros svyravimai srauto rezervuare pakankamai keičia srauto charakteristikas, kad paveiktų nuosėdų konsistenciją. Aš kelias savaites stebėjau linijas, kurios ieško fantominių defektų, kol kas nors sugalvojo patikrinti srauto klampumą, palyginti su gaunamomis specifikacijomis.
Kas iš tikrųjų skatina derlių
Nespalvinga tiesa yra ta, kad su srautu{0}}susijęs derliaus padidėjimas dažniausiai atsiranda dėl proceso disciplinos, o ne dėl stebuklingų formuluočių.
Stebėkite srauto savitąjį svorį. Vandens -pagrįstos sistemos sugeria drėgmę iš atmosferos. Alkoholio{3}}pagrįstos sistemos praranda tirpiklį, kai išgaruoja. Bet kuris dreifo modelis keičia aktyvumo lygį taip, kad apie save nepranešama tol, kol nepadidėja defektų lygis.
Tikrinkite trafareto švarumą dažniau, nei manote, kad tai būtina. Iš dalies išdžiūvę srauto likučiai ant trafaretinių angų veikia pastos išsiskyrimą tokiu būdu, kuris atrodo kaip pastos problemos, bet iš tikrųjų yra švaros problemos.
Patvirtinkite gaunamų komponentų litavimo tinkamumą. Geriausia pasaulyje srauto formulė negali įveikti blogai oksiduotų komponentų galų. J-STD-002 testavimas kainuoja, bet sutaupo daugiau, nei kainuoja, kai sugaunate blogą partiją prieš pradedant gaminti.
Suderinkite srauto aktyvumą su faktine paviršiaus būkle, o ne su teorine paviršiaus būkle. Lentoms, kurios buvo atsargos šešis mėnesius, reikia agresyvesnio srauto nei šviežios produkcijos. Tai atrodo akivaizdu, tačiau linijų, veikiančių tuos pačius srauto parametrus, nepaisant plokštės amžiaus, skaičius rodo, kad tai nėra pakankamai akivaizdu.
Galva-pagalvės-epidemijoje
Jei yra vienas defektas, apibrėžiantis šiuolaikinį SMT derliaus pokalbį, tai BGA jungčių galvos-į-pagalvė. Perėjimas prie -nemokamų lyderių tai dar labiau pablogino. Dėl didesnių komponentų paketų su daugiau kamuoliukų tai statistiškai neišvengiama. Pramonė sukūrė visą sub-specialybę, susijusią su jos prevencija ir nustatymu.
Defekto mechanizmas apima BGA rutulio ir litavimo pastos nuosėdų atskyrimą pakartotinio srauto metu, kurį paprastai sukelia komponentų deformacija aukštesnėje temperatūroje. Atidengtas rutulio paviršius oksiduojasi. Kai aušinimo metu komponentas vėl susilygina, rutulys susiliečia su pasta, tačiau oksido sluoksnis neleidžia susilieti.
Srauto aktyvumas čia yra labai svarbus, tačiau tai tik vienas kintamasis. Didesnio -aktyvumo pastos gali įveikti vidutinio stiprumo oksido plėveles. Azoto atmosfera sumažina oksidų susidarymo greitį. Trafareto dizainas turi įtakos pastos tūriui{4}}daugiau pastos reiškia daugiau srauto, kad būtų galima susidoroti su oksidu. Reflow profilio optimizavimas sumažina temperatūrų skirtumą, kuris sukelia deformaciją.
Tačiau čia svarbi patirtis: kartais atsakymas yra komponentų pasirinkimas, o ne proceso optimizavimas. Kai kurie BGA paketai tiesiog deformuojasi labiau nei kiti. Kai kurios pagrindo konstrukcijos yra stabilesnės pagal matmenis. Joks srauto optimizavimas nekompensuoja iš esmės probleminio komponento dizaino.
Tuštinimas: defektas, kuris slepiasi
Lydmetalio tuštumos susidaro, kai srauto lakiosios medžiagos įstringa jungtyje kietėjimo metu. Kai kurios tuštumos yra neišvengiamos-IPC standartai leidžia iki 25 % tuščios vietos 2 klasės mazgams ir iki 25 % 3 klasės agregatams, nors daugelis OEM specifikacijų reikalauja griežtesnių ribų.
Apatiniai{0}}galiniai komponentai, tokie kaip QFN, yra tuščiaviduriai magnetai. Didelis centrinis šiluminis padas sukuria geometriją, kuri sulaiko išskiriančius srauto tirpiklius be jokio pabėgimo kelio. Galite stebėti, kaip tai vyksta rentgeno spinduliuose: gražūs tuštumos raštai, susidarantys lydmetaliui kietėjant aplink burbuliukus, kuriems nebuvo kur dingti.
Yra mažai{0}}tuščių pastos formulių ir jos padeda. Chemija apima lakias sistemas, kurios išleidžia dujas anksčiau šiluminiame profilyje, kol lydmetalis pasiekia skystį. Vakuuminis pakartotinis srautas pašalina įstrigusias dujas, sumažindamas aplinkos slėgį kietėjimo fazės metu -efektyvus, bet brangus įdiegti ir prižiūrėti.
Praktiniai sprendimai paprastai apima trafaretinį dizainą. Mažesnės diafragmos su didesniu tarpu. Langų sritys arba kryžminiai-brūkšniai, sukuriantys nepastoviųjų medžiagų pabėgimo kanalus. Ploto santykio optimizavimas, subalansuojantis pastos tūrį ir tuštumų susidarymo riziką.
Realaus pasaulio srauto pasirinkimas
Pokalbis apie pirkimą paprastai vyksta maždaug taip: inžinerija nori geriausio srauto konkrečiam pritaikymui, pirkimas nori pigiausio srauto, kuris akivaizdžiai nesugadins dalykų, o srauto pardavėjas nori parduoti viską, ką turi geriausią maržą per šį ketvirtį. Niekas šiame trikampyje nėra visiškai suderintas su jūsų pelningumo tikslais.
Pradėkite nuo faktinių defektų duomenų. Jei jūsų pagrindinis gedimo režimas yra nepakankamas drėkinimas, jums reikia daugiau veiklos. Jei pagrindinis gedimo režimas yra su likučiais{2}}susijusios korozijos ar bandymo problemos, jums reikia mažiau veiklos arba geriau valyti. Vienos problemos sprendimas dažnai sukuria kitą, todėl suprasti dabartinį gedimų pasiskirstymą yra svarbiau nei teorinis optimizavimas.
Apsvarstykite savo tikrinimo galimybes. Tankios lentos su smulkiais-žingsnio komponentais gali paslėpti defektus, kurie pasireiškia tik rentgeno spinduliuose. Jei neturite rentgeno apžiūros galimybių, jokia -švari formulė ant BGA-sunkių agregatų nėra didelis patikimumo azartas, kurio neaptiksite tol, kol nepradės gauti lauko grąžinimai.
Sąžiningai įvertinkite savo valymo infrastruktūrą. Nesirinkite vandenyje{1}}tirpstančio srauto, jei jūsų valymo galimybės prilygsta staliniam-purškimui ir optimizmui. Nesirinkite „ne{4}}clean“ ir manykite, kad likučiai iš tikrųjų yra nekenksmingi, jei jūsų gaminys veikia didelės-drėgmės aplinkoje arba yra padengtas atitinkama danga.
Ir ko tai verta: srautas, kuris puikiai veikė praėjusį produktą, gali apgailėtinai sugesti kitame. Plokštės metalizavimas, komponentų oksidacijos būsena, terminis masės pasiskirstymas, pakartotinio srauto profilio galimybė{1}}visa tai sąveikauja. Konservatyvus metodas yra reprezentatyvių mazgų kvalifikacijos patikrinimas prieš įsipareigojant didinti gamybos apimtis.
Žmogiškasis faktorius
Srauto valdymas yra nuobodus. Niekas nestojo į elektronikos gamybą, nes aistringai norėjo stebėti savitąjį svorį arba keisti putplasčio fluxer akmenis. Priežiūros grafikai praleidžiami. Proceso stebėjimas tampa nenuoseklus. Įeinanti patikra sutrumpinama, kai linija atsilieka nuo grafiko.
Ir tada išleidžiamos talpyklos, ir visi grumiasi, kad nustatytų pagrindinę priežastį, ir paaiškėja, kad srautas dvi savaites buvo netinkamas, bet niekas netikrino.
Derliaus didinimo disciplinos aspektas nėra žavingas. Tai nesukelia įdomių pardavėjų pristatymų ar naujoviškų technologijų pranešimų. Tačiau gamintojai, pasiekiantys 98 %+ pirmojo praėjimo{4}} išeigą, to nedaro naudodami slaptas srauto formules, kurios nėra prieinamos visiems. Jie tai daro skirdami nepaliaujamą dėmesį pagrindiniams dalykams: stebėjimui, priežiūrai, gaunamos kokybės kontrolei, operatoriaus mokymui, proceso dokumentacijai.
Pats srautas yra būtinas, bet jo nepakanka. Suprasti šį skirtumą tikriausiai verta daugiau nei bet kokia konkreti produkto rekomendacija, kurią galėčiau pateikti.
Derliaus didinimas nėra tikslas,{0}}tai nuolatinis ginčas dėl entropijos. Pasirinktas srautas lemia to argumento sąlygas, proceso langą, kuriame turite dirbti, ir gedimo režimus, su kuriais susidursite, kai kas nors neišvengiamai nukrypsta. Norint tai padaryti teisingai, reikia suprasti tiek chemiją, ką iš tikrųjų veikia srautas, tiek praktinę realybę, kaip iš tikrųjų veikia gamybos linijos. Vienas be kito sukuria arba teorinę eleganciją, kuri praktiškai nepasiseka, arba empirinį trikčių šalinimą, kuris niekada nesprendžia pagrindinių priežasčių. Gamintojai, kurie nuolat pasiekė savo derliaus tikslus, suprato, kaip vienu metu išlaikyti abi perspektyvas.
