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SMT免清洗返修工藝
日期：2025-05-15 01:55
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摘要：
SMT免清洗返修工藝
前言：
返修工藝一貫被不少工廠所忽視，然而實(shí)際的無(wú)法避免的缺隱又使得返修在組裝工藝中變得必不可少。因此，免清洗返修工藝是實(shí)際免清洗組裝工藝的一個(gè)重要組成部分。本文介紹免清洗返修工藝所需材料的選擇、測(cè)試以及工藝方法等。
1 免清洗返修與使用CFC清洗之間的區(qū)別
無(wú)論何種返修其目的都是一樣的------在印制電路組件上非破壞性地去除和貼放元件，而不影響組件的性能和可靠性。但是具體工藝上免清洗返修使用CFC清洗的返修有所不同，其區(qū)別在于：
(1)在使用CFC清洗的返修中，返修的組件要通過(guò)一清洗工藝，該清洗工藝通常與組裝后清洗印制電路使用的清洗工藝一樣。免清洗返修則沒(méi)有這一*終的清洗工序。
(2)在使用CFC清洗的返修中，操作為了實(shí)現(xiàn)良好的焊點(diǎn)在整個(gè)被返修的元件和印制電路板區(qū)域上都要使用焊劑來(lái)除氧化物或其它污染，同時(shí)無(wú)需其它的工序來(lái)防止污染源的污染，如手指油脂或鹽等。即使過(guò)多的焊劑量和其它污染出現(xiàn)在印制電路組件，*終的清洗工序也會(huì)將它們除去干凈。而免清洗返修則將一切都沉積在印制電路組件，結(jié)果面臨一系列的問(wèn)題如焊點(diǎn)長(zhǎng)期可靠性、返修兼容性、污染和外觀質(zhì)量要求等。
由于免清洗返修沒(méi)有*后的清洗工序這一特點(diǎn)，焊點(diǎn)的長(zhǎng)期可靠性只能通過(guò)選擇合適的返修材料和使用合適的焊接技術(shù)來(lái)保證。在免清洗返修中，焊劑必須是新的，同時(shí)有足夠的活性來(lái)去掉氧化物并達(dá)到良好的浸潤(rùn)性；**在印制電路組件上的殘?jiān)仨毷侵行缘?，不影響長(zhǎng)期的可靠性；另外**在印制電路組件上的殘?jiān)仨毰c返修材料相容，且相互結(jié)合后形成新的殘?jiān)脖仨毷侵行缘?。通常?dǎo)體間的漏電、氧化、電遷移動(dòng)和枝晶增長(zhǎng)等是由于材料的不兼容和污染引起的。
當(dāng)今的產(chǎn)品外觀質(zhì)量也是很重要的問(wèn)題，用戶都習(xí)慣于喜歡清潔光亮的印制電路組件，板子上存在的任何類型的可視殘?jiān)徽J(rèn)為是污染而一概拒絕。然而可視殘?jiān)诿馇逑捶敌薰に囍惺枪逃械?，盡管來(lái)自返修工藝的殘?jiān)渴侵行缘?，不影響印制電路組件的可靠性，也不能接受。
要解決這些問(wèn)題有兩個(gè)途徑：一是選擇合適的返修材料，其免清洗返修后的焊后質(zhì)量與使用CFC清洗后的焊點(diǎn)質(zhì)量一樣良好；二是改進(jìn)目前的手工返修方法和工藝，實(shí)現(xiàn)可靠的免清洗焊接。
2 返修材料的選擇和兼容性
由于材料的兼容性，免清洗的組裝工藝和返修工藝是相互聯(lián)系、相互依賴的。如果材料選擇不當(dāng)將會(huì)導(dǎo)致相互作用，*終降低產(chǎn)品的使用壽命。兼容性測(cè)試通常是一個(gè)令人討厭的、昂貴的和耗時(shí)的工作。因?yàn)樯婕暗酱罅康牟牧?，昂貴的測(cè)試溶劑和長(zhǎng)期連續(xù)的測(cè)試方法等。在組裝工藝中一般涉及到的材料都是大面積使用的，包括焊膏、波峰焊劑、膠粘劑和敷形涂覆。而返修工藝則要求另外的材料如返修焊劑、焊絲等。所有這些材料都需要與印制電路板掩膜和焊膏錯(cuò)印后所使用的任何清洗劑或其它類型的清洗劑相兼容。
3 開(kāi)發(fā)與測(cè)試
為了避免不必要的財(cái)力和物力，免清洗返修工藝應(yīng)與組裝工藝同期開(kāi)發(fā)。同樣的測(cè)試溶劑可用于兩種工藝測(cè)試。這樣兼容性和可靠性在同一時(shí)間可被解決。
選擇同樣的焊劑用于盡可能多的工藝中，這樣一個(gè)良好的開(kāi)端會(huì)減少焊劑變量的數(shù)目。一般來(lái)自同一制造者的材料將傾向彼此間更兼容。至少在理論上其同樣的焊劑成份可被用于焊膏、被峰焊料、焊絲……中 。
檢測(cè)焊劑對(duì)免清洗返修的適應(yīng)性有兩種測(cè)試方法：1)單獨(dú)測(cè)試焊劑。2)兼容性和可靠性測(cè)試與其它材料和工藝一起測(cè)試。焊劑測(cè)試將獲得導(dǎo)電性、鹵素含量和腐蝕等性能；兼容性和可靠性測(cè)試則要求通過(guò)用戶進(jìn)行測(cè)試，因?yàn)槠?后的結(jié)果將取決于印制電路組件中使用的其它材料和工藝。用于兼容性和可靠性測(cè)試的主要方法是SIR(表面絕緣電阻)------印制電路板上導(dǎo)體之間表面電阻的測(cè)量。表面絕緣電阻的測(cè)量能指出由于污染或不兼容在各種溫度、濕度、電壓和時(shí)間條件下的漏電情況。一般SIR條件是85°C/85%RH和100V測(cè)量偏壓170小時(shí)。SIR規(guī)范的不同取決于印制電路組件使用地方的不同。范圍從*普通的應(yīng)用10E8Ω/sq。兩種*有效的SIR測(cè)試圖案是梳狀和叉指圖案。
高加速應(yīng)力的測(cè)試(HAST)可附加地用于測(cè)試兼容性和可靠性。這一測(cè)試通常類似于SIR測(cè)試條件，但比其更加嚴(yán)格。它的目的是為了展示印制電路組件的潛在功能。
在不太嚴(yán)格的情況下，免清洗返修工藝也可進(jìn)行摸擬。模擬返修工藝的一種方法是傳送沒(méi)有任何貼裝元件的印制電路板通過(guò)組裝工藝，然后涂覆返修消耗材料到測(cè)試區(qū)域進(jìn)行SIR測(cè)試。模擬工藝是從大量的可選材料中選出較理想的一種簡(jiǎn)便方法。
另一測(cè)試離子污染測(cè)試。使用這一方法整個(gè)組件將在不同的條件下浸入酒精溶劑(75%酒精和25%水)中，監(jiān)控溶劑的電導(dǎo)率變化。測(cè)量單位通常為：氯化鈉的微克當(dāng)量”每單位面積(µg/cm²或m²)來(lái)表法。盡管離子污染測(cè)試是一良好的控制和監(jiān)測(cè)測(cè)試方法。但它對(duì)確定由于返修引起的污染是沒(méi)用的。因?yàn)殡x子污染值是印制電路組件污染的平均測(cè)量，而返修是一個(gè)非常局部的工藝。
4 免清洗返修的局限性
由于免清洗焊劑與溶劑或水溶性焊劑相比有不同的特點(diǎn)，因此在開(kāi)發(fā)新工藝時(shí)必須首先了解它的局限性：
(1)免清洗主要由醇組成(95-98%)，它是易揮發(fā)性的和易燃的。在這種情況下由于揮發(fā)焊劑的重復(fù)使用是必須的，同時(shí)由于可燃性和火災(zāi)危險(xiǎn)，專門(mén)的預(yù)防措施也是需要的。
(2)由于免清洗焊劑的低固含量(2-5%)免清洗焊劑具有低活性，焊點(diǎn)熱傳輸效率低。
(3)由于焊劑的短時(shí)間作用，免清洗焊劑的加熱需要更快、更**。
(4)由于沒(méi)有有效的傳送并且無(wú)保護(hù)膜，因而有較高的損壞印制電路板的危險(xiǎn)性。
(5)焊劑的使用量應(yīng)是*佳的，從而*大程度上去除了氧化物，使殘?jiān)?小化。
(6)需要較高的操作技藝。
(7)由于對(duì)流和輻射方法在再流前將焊劑蒸發(fā)掉，因而在空氣中安裝元件僅能使用傳導(dǎo)(接觸)方法。
由于免清洗焊劑揮發(fā)性、建議在每一返修臺(tái)上局部通風(fēng)。同時(shí)焊劑的儲(chǔ)存、使用方法都應(yīng)嚴(yán)格控制，避免燃燒危險(xiǎn)。另外由于印制電路組件在無(wú)清洗的返修操作后沒(méi)有清洗工序，因此免清洗返修操作作者一定要注意工藝的清潔度。如操作時(shí)應(yīng)戴上手套，工作區(qū)應(yīng)滿足非常高的清潔度標(biāo)準(zhǔn)，以避免任何污染。為了提高免清洗返修的可返修性，在選擇焊劑時(shí)可選擇固態(tài)含量較高的免清洗焊劑，盡管它們?cè)诎遄由狭粝螺^多的焊劑殘?jiān)竸┖袠?shù)脂較好的熱傳送特性。這些焊劑通常是以濃縮的焊膏形式，使用時(shí)可用醇來(lái)稀釋，以滿足熱傳送和低殘?jiān)囊蟆?/div>
在一些不嚴(yán)格的應(yīng)用中，也可使用RMA類焊劑而無(wú)需清洗。因?yàn)檫@些焊劑中的樹(shù)脂作用如同保護(hù)層密封了活化劑防止了潮濕引起的腐蝕等。其實(shí)早期印制電路板就是不清洗的，后來(lái)增加了清洗工藝，主要是為了改善印制板的外觀質(zhì)量，在這種情況下，如果RAM焊劑的殘?jiān)荒鼙粡氐浊逑床糠值乇┞恫?*在板子上，那么其防護(hù)作用將會(huì)失去，從而影響了印制電路組件的長(zhǎng)期可靠性。這時(shí)免清洗完全比無(wú)效的清洗可取。
5 免清洗返修的工藝方法
兩種*普通的去除表面貼裝元件的方法是使用專用的拆焊頭或使用返修系統(tǒng)。在兩種方法中，焊劑促進(jìn)熱傳送并改善元件引線溫度的一致性。然而無(wú)清洗焊劑由于蒸發(fā)太快而不具有這種功能。當(dāng)使用拆焊頭時(shí)，拆焊頭和元件焊點(diǎn)之間的無(wú)效熱傳送會(huì)提高板子損壞的危險(xiǎn)性。減小這一危險(xiǎn)性的一種方法是使用焊料提高從拆焊頭到焊點(diǎn)的熱傳送。當(dāng)使用返修系統(tǒng)時(shí)板子損壞的危險(xiǎn)性會(huì)降低。
元件去除后，板子需要為新元件做準(zhǔn)備，首先用焊料編帶叢焊盤(pán)上去除舊的或多余的焊料。焊料編帶是由交織的銅線編成的。通常免清洗返修工藝要求，使用新的焊料編帶和手工使用的返修焊劑。盡管這一方法麻煩，不受操作者的歡迎，但它是***的方法。元件去除后要進(jìn)行局部的清洗，去掉焊劑和焊料殘?jiān)鼇?lái)改善PCB上焊盤(pán)區(qū)的外觀質(zhì)量。通常清洗時(shí)一直延用的是異丙醇。它是良好的溶劑/清洗劑。清洗時(shí)應(yīng)*大程度地去除殘?jiān)幌蚱渲車鷶U(kuò)展。
在使用溶劑或溶性焊劑焊接新元件時(shí)，可一次性將焊劑涂覆到元件的所有引線上，然后進(jìn)行焊接。對(duì)于使用免清焊劑焊接新元件時(shí)，由于焊劑蒸發(fā)快，每次只能幾根引線，焊接幾根引線，直到所有元件引線被焊接。為了使板子上的殘?jiān)档偷?小程度，免清洗焊劑的涂覆應(yīng)使用小刷子或氈頭**地涂覆到焊盤(pán)表面上。
使用返修系統(tǒng)進(jìn)行免清洗返修時(shí)，一般應(yīng)在惰性氣氛中進(jìn)行。在性氣氛中使用免清洗焊劑會(huì)提高焊接表面浸潤(rùn)性。
對(duì)于大熱容元件可使用固態(tài)含量較高的免清洗材料，同時(shí)加上預(yù)熱工作序。
對(duì)免清洗返修工藝來(lái)說(shuō)，有時(shí)也必須清洗。這就是返修中心特別困難的工作。如從工作場(chǎng)地返回來(lái)的返修板，這些印制電路已經(jīng)使用了很長(zhǎng)時(shí)間，累積了許多塵土、油，其它粒子和污染物。如果不對(duì)這些印制板進(jìn)行清洗，返修是不可能進(jìn)行的。另外，返修中心通常也沒(méi)有關(guān)組裝這些印制電路組件使用的材料和兼容性的任何資料，因此也必須清洗。通常三種類型的清洗方法在線、批量和臺(tái)式清洗均可用于這一免清洗返修工藝中，清洗后均可按照上述免清洗工藝進(jìn)行返修。
6 結(jié)束語(yǔ)
免清洗返修工藝是免清洗組裝工藝的一個(gè)重要組成部分，它應(yīng)與免清洗組裝工藝同時(shí)開(kāi)發(fā)。免清洗返修工藝一般存在長(zhǎng)期可靠性、材料兼容性、污染和印制電路組件外觀質(zhì)量等問(wèn)題。不過(guò)所有這些問(wèn)題都可通過(guò)測(cè)試和選擇合適的返修材料和開(kāi)發(fā)新的免清洗返修工藝來(lái)解決。免清洗返修工藝必須使污染*小化，其返修原則是使用*少的所需材料來(lái)實(shí)現(xiàn)可接受的返修焊接質(zhì)量。