Pył zgarowy na powierzchni PCB po etapie lutowania selektywnego
Taki pył, osadzający się w zmiękczonej masce lutowniczej, jest niezwykle trudny do usunięcia. Zapobiegać temu zjawisku można przez wygrzewanie PCB i korektę ustawień procesu.
Jedna z firm po procesie lutowania selektywnego zaobserwowała na powierzchni PCB niezwykle drobny pył o niewielkiej gęstości. Pył, pochodzący jak sugeruje firma ze zgarów, pojawia się w pobliżu połączeń lutowniczych, ale nie w ich bezpośrednim sąsiedztwie. Drobiny zanieczyszczeń były bardzo trudne do zaobserwowania, były też niezwykle trudne do usunięcia. Firma używała stopu SN100C i topnika no-clean nakładanego strumieniem kropelkowym w otoczeniu kurtyny azotowej. Firma oczyszcza tygiel na początku każdej 8-godzinnej zmiany, a zespół pomp raz w tygodniu.
Krótką uwagę z punktu widzenia norm produkcyjnych prezentuje Kris Roberson z IPC: ‘Jeśli stosujesz standardowe praktyki branżowe i przeprowadzasz kontrole zgodnie z kryteriami zawartymi w IPC-A-610, dopuszczalne jest badanie wizualne nieuzbrojonym okiem. Jeśli dojdziemy do wniosku, że badane pozostałości stanowią mechanizm awarii, można stosować maksymalne powiększenie 4x. Tak więc, jeśli jak pisze sama firma, musi ona bardzo dokładnie sprawdzać obecność zanieczyszczeń, może to nie stanowić problemu funkcjonalnego. Co więcej, dodatkowe etapy czyszczenia pozostałości będą coraz droższe i mogą również stać się przyczyną awarii’.
Na wstępie trzeba podkreślić, iż eksperci uczestniczący w dyskusji podkreślają, iż wcale nie musi to być jak sugeruje sama firma zadająca pytanie pył ze zgarów, a równie dobrze mogą to być pozostałości topnika lub pył z samego PCB. Tak więc pierwszym krokiem powinno być zbadanie, czym w istocie są przylepiające się do PCB drobiny zanieczyszczeń.
Tony Lentz, inżynier aplikacyjny FCT Assebly w swojej wypowiedzi zakłada, iż pył to w istocie zgary lutownicze: ‘Pył zgarowy może przylgnąć do maski lutowniczej, gdy zostanie ona zmiękczona przez jej ogrzanie. Następnie, w miarę ochładzania, maska lutownicza twardnieje, a pył zgarowy staje się wówczas bardzo trudny do usunięcia. Istnieje kilka możliwych rozwiązań tego problemu.
1. Wygrzewanie płytki drukowanej przed lutowaniem selektywnym powoduje niewielkie utwardzenie maski lutowniczej, w efekcie czego podczas lutowania selektywnego maska będzie twardsza. Sugerowane jest wygrzewanie w temperaturze 150°C przez około 1 godzinę, oczywiście pod warunkiem, że obecne na PCB komponenty zniosą taką temperaturę.
2. Następna sugestia jest co prawda sprzeczna z zalecaną praktyką, ale … też może pomóc. Można spróbować rozpylić topnik w pobliżu złącza lutowniczego na płytce drukowanej. Topnik pomaga pokryć i ochłodzić powierzchnię PCB, chroniąc ją przed przyleganiem pyłu żużlowego. Systemy do natryskiwania topnika są przeznaczone do jego aplikacji na niewielkiej powierzchni, dlatego konieczne byłoby stworzenie specjalnego programu w celu natryskiwania wokół złącza lutowniczego. Alternatywnie topnik można ręcznie natryskiwać na płytkę przed przejściem przez etap lutowania selektywnego.
3. Należy spróbować środka czyszczącego powierzchniowo czynnego, który może zwilżać cząstki żużlu i pomóc w ich usunięciu z płytki drukowanej.
4. Można spróbować zmniejszyć temperaturę tygla lutowniczego o 10-20ºC, co pomoże zmniejszyć szybkość utleniania lutowia i w efekcie zredukować ilość wytwarzanych cząstek żużlu.
5. Innym sposobem jest zmniejszenie natężenia przepływu azotu. Jeżeli azot rozprowadza cząstki żużlu dookoła i przenosi je na powierzchnię PCB, pomocne może być zmniejszenie natężenia przepływu.
Edithel Marietti, inżynier ds. produkcji z Northrop Grumman wskazuje, że tego typu zanieczyszczenia mogą mieć swoje źródło w tyglu zanieczyszczonym innymi metalami. Z kolei Mitch Holtzer z Alpha Assembly Solutions wskazuje, że do powstawania problemu może przyczyniać się korzystanie z systemu recyklingu zgarów. Badania, na które powołuje się ekspert wskazują, że stop wytwarzany w ramach wewnętrznego systemu odzyskiwania zgarów zawiera od 15 do 20% objętości żużlu, nieporównywalnie więcej niż w przypadku użycia nowego lutowia, zgodnego z J-STD-006. Kolejny z ekspertów, zabierających głos w dyskusji, sugeruje zastosowanie stopu z dodatkiem germanu.
Jonathan Wol, szef Pillarhouse, wskazuje, że gwałtowna zmiana w wydajności procesu może wskazywać na zmianę ustawień sprzętu lub procesu: ‘Niektóre systemy selektywne obejmują systemy zapobiegające pojawianiu się żużlu na płytce drukowanej. Poniżej wymieniam się kilka zagadnień, które mogą mieć wpływ na przywieranie żużlu, jeśli stosowane urządzenia nie zawierają tych funkcji:
Czym jest zanieczyszczenie? Doświadczenie wskazuje, że zanieczyszczenie może wyglądać jak pył żużlowy, ale w istocie jest czymś zupełnie innym.
Jaka jest temperatura lutowania? Jeśli żużel jest w postaci proszku, może to wskazywać na przegrzanie lutu. Sprawdź temperaturę lutu na końcówce dyszy i porównaj z ustawieniami maszyny, aby upewnić się, że maszyna jest prawidłowo skalibrowana. W przypadku SN100C zwykle nie zaleca się temperatury lutowania powyżej 310°C.[…]
Czy czystość azotu i natężenie przepływu azotu są mierzone i kontrolowane przez system lutowania selektywnego? Jeśli nie, niska czystość N2 lub wysokie natężenie przepływu przez dyfuzory mogą stworzyć czy też zaostrzyć opisywany problem. Nadmierne natężenie przepływu N2 w niektórych systemach może skierować żużel na powierzchnię. Niska czystość N2 lub z kolei zbyt niskie natężenie przepływu zwiększają utlenianie i mogą powodować pogorszenie innych parametrów procesu’.
Zapraszamy na TEK.day Gdańsk, 26 września 2024. Zapisz się już dziś!
