웨이브 솔더링은 여전히 스루홀 조립을 위한 핵심 프로세스이며 플럭스는 이를 가능하게 하는 요소입니다. 화학 반응은 간단해 보이지만{2}}반응 매체를 적용하여 산화물을 제거하고 습윤을 촉진합니다-. 그러나 이론적 이해와 생산 현장 현실 사이의 격차로 인해 대부분의 엔지니어는 어려움을 겪습니다. 말 그대로 누군가가 3일 연속 비중 판독을 무시하여 플럭스 잔류물에 불이 붙는 경우가 가끔 있습니다.
모두가 먼저 저지르는 근본적인 실수
나는 수년에 걸쳐 약 40개의 웨이브 솔더링 라인을 감사했습니다. 패턴은 우울할 정도로 일관적입니다. 작업자는 솔더 포트에 집중합니다. 온도, 체류 시간, 파고, 컨베이어 속도-이러한 사항은 눈에 보이기 때문에 주목을 받습니다. 플럭스 스테이션은 상류에 위치하여 조용히 작업을 수행하며 결함이 급증할 때까지 아무도 그것에 대해 생각하지 않습니다.
무슨 일이 일어나는지 알려드리겠습니다. 한 줄이 몇 주 동안 아름답게 이어집니다. 그러면 브리징이 증가합니다. 또는 ENIG 패드의 젖음 현상이 악화됩니다. 엔지니어는 파동 매개변수를 조정합니다. 도움이 되지 않습니다. 예열을 조절합니다. 아직 아무것도 없습니다. 3일 후, 누군가가 마침내 유량을 확인하고 비중이 0.82가 아닌 0.78에서 작동하고 있음을 발견했습니다. 활성 성분이 증발했습니다. 그들은 라인의 잘못된 부분에서 유령을 쫓고 있었습니다.
Flux는 "설정하고 잊어버리는" 재료가 아닙니다.
폼 대 스프레이: 끝나지 않는 논쟁
포밍 시스템은 영원히 존재해 왔습니다. 다공성 돌 또는 튜브는 기포를 생성하고 PCB는 폼 헤드를 통과하며 플럭스는 이동합니다. 단순한. 유지 비용이 저렴합니다. 공장.
문제는 일관성이다. 폼 셀 크기는 플럭스 점도에 따라 달라지며, 이는 하루 동안 변동하는 온도에 따라 변합니다. 오전 생산은 오후 생산과 다르게 진행됩니다. 월요일은 금요일과 다릅니다.-특히 주말 교대근무가 플럭서를 덮지 않았고 용매의 절반이 증발한 경우 더욱 그렇습니다.
스프레이 플럭싱은 이러한 문제의 대부분을 해결했습니다. 원자화된 물방울이 균일하게 침전됩니다. 다양한 제품에 대해 다양한 스프레이 패턴을 프로그래밍할 수 있습니다. 폼이 모든 곳에 닿기를 바라기보다는 정확히 필요한 것을 적용하기 때문에 낭비가 극적으로 줄어듭니다.
하지만-이것이 중요합니다.-스프레이 시스템은 폼 시스템과 같은 방식으로 작동하지 않습니다. 노즐 막힘은 명백한 문제입니다. 덜 분명한 문제는 패턴 드리프트입니다. 15% 성능이 저하된 스프레이 노즐은 여전히 스프레이를 분사합니다. 그냥 분사가 잘 안되네요. 커버력이 시각적으로 괜찮아 보이는데요. 결함은 검사 시 하류 3개 스테이션에서 나타납니다. 올바른 스프레이가 실제로 어떻게 생겼는지에 대한 참조 이미지가 아무도 없었기 때문에 몇 주 동안 시설에서 저하된 스프레이 패턴이 실행되는 것을 보았습니다.
거품은 방치를 더 관대합니다. 스프레이는 근면함을 보상합니다.
비중에 대한 집착(그리고 그것이 정당화되는 이유)
대부분의 플럭스 사양에는 매일 비중 점검이 필요합니다. 일부 시설에서는 이를 관료적인 상자-검사로 간주합니다. 이러한 시설에는 생산량 문제가 있습니다.
추론은 간단합니다. Flux는 VOC- 준수 제형을 위한 용매-보통 알코올-에 활성 성분을 혼합한 용액이지만, 오래된 이소프로판올 시스템은 여전히 존재합니다. 용매가 증발합니다. 활성 성분은 그렇지 않습니다. 집중력이 변하면 성과도 변합니다.
너무 희석됨: 부적절한 산화물 제거, 열악한 습윤성, 허용 가능한 것처럼 보이지만 열 순환에 실패하는 콜드 솔더 조인트.
너무 집중됨: 과도한 잔류물, 컨포멀 코팅 아래 잠재적인 부식, 끈적끈적한 필름 QA가 불평하는 것입니다.
허용 가능한 범위는 대부분의 사람들이 생각하는 것보다 좁습니다. "0.80-0.85 SG"라는 사양이 0.80과 0.85가 동일하게 허용된다는 의미는 아닙니다. 제조업체는 특정 농도(아마도 0.82 또는 0.83 정도)에서 제제를 최적화했으며 범위는 목표 구역이 아니라 허용 가능한 편차를 나타냅니다.
제가 작업한 한 시설에서는 1차 통과 수율에 대한 비중 수치를 표시했습니다.- 상관관계는 놀라웠습니다. 수율은 0.825 SG로 최고치를 기록했고 ±0.015 이상으로 눈에 띄게 떨어졌습니다. 누가 언제 확인했는지에 따라 0.79에서 0.86 사이에서 실행되었습니다. 단일 매개변수를 강화함으로써 숫자가 6% 향상되었습니다.
6퍼센트. 비중계를 올바르게 읽는 것부터.
아무도 동의하지 않는 적용 범위
5개의 플럭스 공급업체에 보드에 얼마나 많은 재료를 넣어야 하는지 물어보면 5개의 다른 답변을 얻을 수 있습니다. 사양은 -일반적으로 무세정의 경우 평방 센티미터당 200-600 마이크로그램, 수용성의 경우는 더 높습니다-. 그러나 실제 침전물을 측정하는 것은 쉽지 않습니다.
계량 방법이 작동합니다. 보드의 무게를 측정합니다. 플럭스하세요. 다시 무게를 잰다. 표면적을 기준으로 계산합니다. 원칙적으로 정확합니다. 실제로 보드는 체중계에 올려놓는 순간부터 공기 중 수분을 흡수하기 시작합니다. 습도로 인해 오류가 발생합니다. 플럭스 자체가 증발하고 있습니다. 측정은 움직이는 대상의 스냅샷을 캡처합니다.
Flux 테스트 용지는 빠른 시각적 참조를 제공합니다. 색상 변화는 적용 범위를 나타냅니다. 하지만 양적인 것이 아니라 질적인 것입니다. 플럭스가 특정 영역에 도달했는지 확인하는 데 좋습니다. 공정 제어에는 덜 좋습니다.
실제로 중요한 것은 보드의 바닥면이 풀링이나 마른 부분 없이 완전하고 균일한 플럭스 커버리지를 보여야 한다는 것입니다. 스프레이-플럭스 표면에 뚜렷한 물방울 패턴이 보이면 뭔가 잘못된 것입니다.-압력이 너무 높거나, 거리가 잘못되었거나, 플럭스 점도가 표류한 것입니다. 균일한 가벼운 습기가 목표입니다.
예열: 플럭스 화학과 열 물리학이 충돌하는 곳
예열 구역은 다양한 목적으로 사용되며 플럭스 활성화는 그 중 하나일 뿐입니다. 부품 응력 감소, 습기 구동-꺼짐, 파도에서의 열충격 감소-모두 예열의 정당한 이유입니다. 그러나 플럭스는 특별한 주의가 필요합니다.
대부분의 플럭스 공식은 80-120도 사이에서 활성화됩니다. 해당 범위 미만에서는 산화물 제거가 불완전합니다. 그 위에는 활성 성분이 작동하기 전에 연소됩니다. 최적의 지점은 화학적 성질에 따라 다르지만 예열이 끝난 후 상판 온도가 100~110도이면 일반적으로 일반적인 무세정 제제에서 좋은 결과를 얻을 수 있습니다.
열전대 배치가 중요합니다. 엔지니어들은 상단 온도를 측정하는 것이 쉽기 때문에 이를 측정합니다. 그러나 플럭스가 실제로 솔더와 접촉하는 바닥면-은 히터 요소에 직접 노출되기 때문에 더 뜨거워집니다. 상단이 105도인 보드는 하단이 130도일 수 있습니다. 이는 많은 플럭스 화학에 있어서 너무 뜨겁습니다. 활성 물질은 파도 전에 사라집니다.
나는 이것이 프로세스 사양에 문서화되어 있는 것을 본 적이 없습니다. 모두가 위쪽을 측정합니다. 모두가 바닥이 비례적으로 따른다고 가정합니다. 특히 질량 분포가 고르지 않은 다층 보드에서는 그렇지 않은 경우가 많습니다.
수용성-함정
수용성 플럭스는 활성이라는 한 가지 압도적인 이점을 가지고 있습니다. 화학은 공격적입니다. 산화물 제거가 철저합니다. 젖음성이 우수합니다. 결과는 아름다워 보입니다.
문제는-그리고 중요한 문제-는 반드시 제거해야 한다는 것입니다. 수용성 잔류물은 흡습성이 있고 전도성이 있습니다. 보드에 그대로 두고 습기에 노출시키면 인접한 트레이스에 걸쳐 전기화학 전지가 생성됩니다. 부식이 따릅니다. 실패는 그에 따른다.
일부 어셈블러는 이것을 어려운 방법으로 알아냅니다. 젖음성이 더 좋기 때문에 수용성 플럭스를 사용하고 보드가 "멋져 보이기" 때문에 청소를 건너뜁니다. 6개월 후 현장 실패가 시작됩니다. 그때까지 근본 원인을 추적하려면 법의학 분석이 필요합니다. 생산 기록이 더 이상 존재하지 않을 수도 있습니다.
검증된 세척 과정과 이온 오염 테스트를 통해{0}}완전히 깨끗하게 세척할 수 없다면-수용성 플럭스를 사용하지 마세요-. 성능 향상은 안정성 위험을 감수할 가치가 없습니다.
아니요-클린: 모두가 받아들이는 타협
현대의{0}}클린 공식은 공학적 절충안을 나타냅니다. 사후 프로세스 정리 없이도 대부분의 애플리케이션에서 활동으로 충분합니다.- 잔류물은 양성-비-도전성, 비-부식성, 외관상 허용되도록 설계되었습니다.
"양성으로 설계됨"은 이 문장에서 많은 일을 하고 있습니다.
깨끗한 잔류물이 없는-동작은 프로세스 실행에 따라 달라집니다. 적절한 예열은 플럭스를 완전히 활성화시키고 잔류물은 중합되어 안정적이고 단단한 필름을 형성합니다. 불충분한 예열로 인해 활성 성분이 반응하지 않게 됩니다. 그 잔여물은 끈적한 상태로 유지됩니다. 그들은 오염을 유발합니다. 컨포멀 코팅에서는 접착력이 떨어지고 기포가 발생합니다.
잔여물 모양이 뭔가를 말해줍니다. 약간 호박색이고 건조함: 아마도 괜찮을 것입니다. 백색 및 결정질: 불완전한 반응, 예열 문제 가능성 있음. 24시간이 지나면 젖거나 끈적해집니다. 확실히 문제가 됩니다.
일부 사양에서는 눈에 보이는 잔여물이 허용됩니다. 다른 사람들은 그렇지 않습니다. 품질 거부 이후가 아니라 생산을 시작하기 전에 고객이 무엇을 받아들이는지 파악하십시오.
할로겐 질문
플럭스를 함유한 할로겐화물-은 적극적으로 활성화되어 아름답게 젖어 있습니다. 또한 대부분의 높은-신뢰성 사양에도 실패합니다. 자동차, 항공우주, 의료-이러한 부문에서는 부식 문제로 인해 할로겐 사용을 대부분 금지합니다.
측정 임계값이 중요합니다. "할로겐-없음"은 할로겐화물이 전혀 없다는 의미는 아닙니다. 이는 J-STD-004에 따른 검출 한계(염소 및 브롬의 경우 일반적으로 중량 기준 0.05%) 미만을 의미합니다. 기술적으로 할로겐 프리라고 표시된 일부 제제에는 미량 할로겐이 포함되어 있습니다. 보고 기준점 바로 아래에 있습니다.
가전제품의 경우 일반적으로 이는 중요하지 않습니다. 자동차 전자 장치의 경우 내부 환경에서 15년 동안 생존할 것으로 예상됩니다.-그럴 수도 있습니다. 제품이 어디에서 끝나는지 이해하면 플럭스 화학에 대해 얼마나 편집증적인 태도를 취해야 하는지가 결정됩니다.
모든 것이 실패할 때: 진단 논리
브리징이 나타납니다. 플럭스가 의심됩니다. 그러나 결함에는 여러 가지 가능한 원인이 있습니다.
명백한 것을 먼저 확인하십시오. 변경된 사항이 있나요? 새로운 플럭스 로트? 운영자 조정? 환경 변화? 이러한 질문은 기본적으로 들립니다. 문제의 60%를 잡아냅니다.
그런 다음 플럭스 기여를 분리합니다. 웨이브 노출 없이 플럭싱만 통해 보드를 작동합니다.- 코팅을 검사하십시오. 심지어? 완벽한? 패드에 플럭스가 흡수되지 않은 부분이 있습니까? 노출된 부분은 불편한 정확도로 습윤 상태가 좋지 않음을 예측합니다.
Coverage가 좋아지면 증착량과 비중을 측정한다. 사양 내에서? 예열 확인을 진행합니다.
적용 범위가 좋아 보이고 양도 좋아 보이고 비중도 좋아 보이고 예열도 좋아 보인다면-플럭스는 아마도 문제가 아닐 것입니다. 다른 곳을 찾아보세요. 파도 역학, 오염된 납땜, 보드 표면 마감 문제. 흐름을 쫓고 시간을 낭비하지 마세요.
이 분야는 플럭스 조사가 언제 완료되는지 파악하고 다른 변수로 이동하는 것입니다.
유지 관리: 중요한 지루한 부분
스프레이 노즐 교체는 "상태가 좋지 않을 때" 접근 방식이 아니라 일정을 따릅니다. 플럭스 화학 및 작동 조건에 따라 매 500~1000시간 작동합니다. 산성 제제는 노즐의 성능을 더 빠르게 저하시킵니다.
거품 돌 막힘. 다공성이 감소합니다. 폼 높이가 점진적으로 떨어지므로 일일 작업자가 눈치채지 못할 정도입니다. 가끔씩 새 돌과 비교해 보세요. 그 차이는 당신을 놀라게 할 수도 있습니다.
튜브는 시간이 지나면서 단단해집니다. 펌프 다이어프램이 마모되었습니다. 필터가 포화되었습니다. 이 중 어느 것도 이야기하기에 흥미롭지 않습니다. 이 모든 것이 플럭스 시스템이 귀하의 공정이 기대하는 바를 제공하는지 여부에 영향을 미칩니다.
최종 생각
Flux 기술은 화려하지 않습니다. 그것은 무역 출판물을 만들지 않습니다. 누구도 "플럭스 전문가"가 되어 경력을 쌓을 수 없습니다. 그러나 웨이브 솔더링 성능은 대부분의 생산 팀이 인정하는 것보다 플럭스 제어에 더 많이 좌우됩니다.
기술 자체는 복잡하지 않습니다. 비중 모니터링, 장비 유지 관리, 적용 범위 확인, 응용 분야 요구 사항에 대한 화학 일치, 예열 확인을 건너 뛰지 마십시오. 간단한 것들. 더 많은 보드를 작동해야 한다는 압력이 있고 비중계를 확인해야 하는 압력이 덜할 때 매일 일관되게 수행하는 것이 어려운 점입니다.
내가 본 모든 고수율 웨이브 납땜 라인에는 한 가지 공통점이 있었습니다. 누군가가 플럭스 프로세스를 소유하고 있었습니다. 부업이 아닙니다. 주요 책임으로. 그 소유권이 변화를 가져왔습니다.
