免清洗焊機的噴涂

[摘要]由于CFC-113和1.1.1-三氯乙烷對大氣臭氧層有破壞作用，聯合國禁止使用。電子生產廠家不得不選擇新的替代方式，而免清洗技術是替代方式之一，免清洗焊劑噴涂裝置又是此技術的關鍵部件之一。本文簡要論述了此裝置的特點。
[關鍵詞]免清洗技術  波峰焊 焊劑噴涂

     為了保證電子產品的可靠性，在印制電路(簡稱PCB)裝聯生產中，對工藝材料和工藝技術制定了一系列標準，例如焊劑標準和PCB的焊后清洗標準等。在滿足這些標準的前題下，還要保護環境，即淘汰用于焊后清洗的CFC-113和1.1.1一三氯乙烷熔劑。淘汰的方法很多，其中對空氣影響小的免清洗焊接設備及工藝在國外得到了廣泛的使用，這方面的技術也較成熟，而其技術的核心之一即為免清洗焊劑的噴涂。

一、免清焊接工藝和噴涂的方式：
     目前看來有下列方式可稱為免清洗焊接工藝：
1、用溫和活性松香(簡稱RMA)焊接，取消焊接后清洗，它不會帶來滿意的焊接效果。
2、采用低殘渣免清洗焊劑和改進焊劑發泡裝置進行波峰焊接，取消焊后清洗，這種方法在國內得到一些使用。它的缺點是不易控制焊劑的涂覆量以及均勻度，另外焊劑液面高度要保持不變，同時不斷檢測含固量，加入稀釋劑。過多的因素使得這種方式在國內現有波峰機上直接使用免清洗焊劑受到了限制。
3、使用噴涂方式，精確控制焊劑的使用量、位置和形狀，進行波峰焊接，取消焊后清洗。此種方法在國外普遍采用，它避免了方式2帶來的缺點。
噴涂方式有以下三種：
a、超聲噴涂:
     將頻率大于200KHZ的振蕩電能通過陶瓷壓電換能器轉換機械能，把焊劑霧化，通過噴嘴噴到PCB上。
b、絲網鼓方式：
     由微細、高密度小孔的絲網構成的鼓旋轉，空氣刀焊劑噴出，產生噴霧。噴到PCB上。
c、壓力噴嘴噴涂:
     直接用壓力和空氣帶動焊劑從噴嘴噴出。
     目前生產免清洗焊劑裝置的廠商有美國貝爾實驗室工程研究中心、美國Precision Dispensing Equipment公司等。國內沒有廠家生產，只有引進的生產線波峰焊機上帶有這種裝置。
4、在方式3上的基礎上，采用N2保護波峰焊接，可減少氧化，提高焊接溫度，減少焊劑殘渣。

二、免清洗焊劑噴涂裝置的特點
1、焊劑噴涂量的精確控制
     為了形成高質量的焊點，PCB上必須有足夠多的焊劑，但過多的焊劑，會產生過多的殘渣，使PCB達不到清潔度要求，長期可靠性降低，因此，要精確控制噴涂量。
2、焊劑噴涂的均產性和完整性
     噴嘴的壓力要一致，給焊劑施加恒定的壓力，可保證焊接一致性，減少漏焊率。目前，貝爾實驗室生產的噴涂裝置(LSF-2000)其噴涂不均勻度≤±15。
3、保持焊劑中的含固量
     要有足夠的活性物質噴到PCB上才能保證可焊性。將免清洗焊劑放入封閉容量中，減少焊劑揮發，可保證含固量。也可采用控制焊劑密度或酸度的方法，保持含固量。
4、安全性
     免清洗焊劑含有大量的醇類物質，易燃爆，一般來說把它放入封閉容器中，有時充入氮氣。在焊劑噴出的上方，要有良好的通風裝置，將多余的焊劑噴霧排出。
5、較好的重復性
     保證每塊PCB上都涂上裝置、均勻的焊劑，LSI-2000的重復性≤±10。

三、同噴量有關的因素
     免清洗焊接工藝與傳統的焊接工藝的主要區別之一就是要精確控制焊劑噴涂量。它同下列 因素有關。
1、噴嘴的孔徑和數量，同時要考慮噴霧的形狀、噴嘴間距，避免重處焊劑過多、影響均勻性。
2、空氣的壓力；
3、超聲霧化器的電壓，它可改變霧化量；
4、噴嘴的運動速度；
5、PCB傳送帶的速度；
6、焊劑的含固量；
7、焊劑的噴涂寬度。

四、免清洗焊劑噴涂裝置應達到的技術指標：
1、要能很好地噴涂免清洗焊劑
     電子部于1993年制定了“免洗類液態焊劑的技術條件(試行稿)”，其中規定了免清洗焊劑的含固量≤2％，含固量低對發泡方式有影響裝置應不受焊劑含固量低的影響。
2、焊后殘渣要少
     采用免清洗波峰焊后，PCB上要留有少量殘渣，但有可能它們不影響PCB的可靠性，表面絕緣電阻(間稱SIR)和離子污染物都滿足標準要求，只是有礙外觀。對有些用戶來說，這達不 到要求，因此殘渣要少。
3、SIR≥1x 10E11Ω，和離子污染物檢測要滿足mil-28809。
     免清洗工藝是一個系統工程，它對電子無器件和PCB裸板都有清潔度的要求，如果焊后PCB達不到上面兩個要求，也可能是其它方面造成的。
4、對在線測試無影響
     焊后殘渣有可能影響針床的接觸，有時要加大針床的壓力。
     目前，國內大多數廠家都面臨著放棄原來清洗 PCB的方式，而采用新的替代技術。

據測算，約70%的廠家愿意走免清洗這條路。而采用清洗方式首先要考慮的是免清洗焊劑和噴涂裝置。免清洗焊劑國內已有多家生產，有的質量已達到國外水平。

另外，就是用噴涂裝置替代原來的發泡裝置。另一個發展趨勢是新的波峰焊機和N2保護波峰焊機本身就采用焊劑噴裝置。