Upewnij się, że czyścisz swój "no-clean" topnik

Fluks bezczyszczący stał się popularny ze względu na swoją wygodę. Jednakże, pomimo swojej nazwy, pytanie czy rzeczywiście należy pozostawić fluks bezczyszczący na PCB po montażu jest tematem ciągłej debaty. Dotyczy to lutowania ręcznego otworów przelotowych, gdzie może być używany drut z fluks, lub gdy pasty lutownicze są używane z częściami SMD, które mogą mieć formułę fluksu bezczyszczącego.

Fluks bezczyszczący ma na celu pozostawienie po sobie nieszkodliwego osadu po lutowaniu, ponieważ osad ten ma być nieprzewodzący i niekorodujący. To eliminowałoby potrzebę czyszczenia po lutowaniu, co może zaoszczędzić czas, materiały i ostatecznie koszty. Jednak decyzja o czyszczeniu lub nieczyszczeniu tych osadów nie jest tak oczywista, jak mogłoby się wydawać. Różne czynniki, w tym środowisko pracy PCB, złożoność montażu i obawy dotyczące długoterminowej niezawodności, mogą wpływać na tę decyzję.

Dlaczego używa się fluksu bezczyszczącego

Wszystkie używane w lutowaniu PCB topniki mają na celu wspomaganie zwilżania poprzez usuwanie utlenienia z metalowych powierzchni, które są lutowane. Są one zaprojektowane do rozkładania się w procesie lutowania, a idealnie powinny pozostawiać za sobą minimalne pozostałości. Istnieją trzy typy topników używanych w formulacjach do lutowania:

1. topnik rdzeniowy z żywicy
2. topnik na bazie żywicy nie wymagający czyszczenia
3. topnik rozpuszczalny w wodzie

Topnik nie wymagający czyszczenia jest formułowany tak, aby pozostawiać bardzo mało pozostałości na PCB po zakończeniu procesu lutowania. Pozostałe pozostałości powinny być nieprzewodzące i niekorodujące, co pozwala na eliminację etapu czyszczenia na końcu montażu PCB. Dowiedz się więcej o różnych rodzajach topników do lutowania w tym artykule.

Jeśli kiedykolwiek spojrzałeś na zdjęcie starszego PCB, które nie zostało dokładnie wyczyszczone, można zobaczyć, co się dzieje, gdy pozostałości topnika zaczynają się rozkładać z biegiem czasu. Poniższe zdjęcie pokazuje jeden przykład pozostałości topnika przyczyniających się do utleniania przez długie okresy czasu. Pozostałości topnika są higroskopijne i będą tworzyć przewodzące elektrolity, gdy absorbują wodę z wilgotnego powietrza, co prowadzi do przyspieszonej korozji.

Poniższy obraz pokazuje, jak pozostałości topnika rozprzestrzeniają się na zespole podczas przepływu. Rozprzestrzeniając się na wielu padach lutowanych, nawet przy zachowawczym rozstawie, pojawia się obawa, czy te pozostałości mogą tworzyć zmniejszoną rezystancję izolacji powierzchniowej (SIR) lub przyczyniać się do reakcji elektrochemicznych, które mogłyby stworzyć ECM short. Przeczytaj artykuł źródłowy w podpisie obrazu poniżej, aby dowiedzieć się więcej o tym ważnym badaniu.

Pytanie więc brzmi: czy te same problemy mogą wystąpić w przypadku pozostałości po topnikach bezczyszczących, jakie widzimy w pozostałościach po standardowych topnikach żywicznych lub topnikach rozpuszczalnych w wodzie?

Dlaczego czyszczenie może być nadal konieczne

Dziś ogólnie przyjęło się, że obecność topników lutowniczych bezczyszczących może nadal przyczyniać się do problemów z niezawodnością w pewnych środowiskach eksploatacyjnych. Pozostałości po topnikach bezczyszczących są nadal higroskopijne, więc będą absorbować wilgoć, i mogą płynąć w podwyższonej temperaturze. Oznacza to, że w ekstremalnych lub surowych środowiskach topnik może umożliwić migrację zanieczyszczeń lub soli metalu, co dałoby te same wyniki korozji co standardowe topniki.

Jednakże, w wielu normalnych warunkach (standardowe poziomy temperatury i wilgotności), większość pozostałości po topnikach bezczyszczących jest niekorodująca i nieprzewodząca. Pomimo zalet topników bezczyszczących, istnieje kilka obaw dotyczących niezawodności, które mogą wymagać czyszczenia pozostałości w pewnych scenariuszach:

Niezbędna niezawodność w krytycznych zastosowaniach: W sektorach takich jak lotnictwo, wojskowość i motoryzacja, niezawodność bardzo często przeważa nad kosztami. Każdy pozostały po lutowaniu topnik może z czasem ulec degradacji podczas eksploatacji w trudnych warunkach, co może nie tylko wpłynąć na wydajność, ale również doprowadzić do awarii sprzętu. Usunięcie pozostałości po topniku to prosty krok, który eliminuje potencjalny tryb awarii.

Gęste układy PCB: Możliwe, że układ Twojej płytki PCB charakteryzuje się wysoką gęstością komponentów (np. płytki HDI), co oznacza, że nawet małe ilości pozostałości mogą powodować problemy. Te pozostałości mogą tworzyć problemy z izolacją lub absorbować wilgoć, która później przyczynia się do korozji lub zwarcia. Czyszczenie tych pozostałości pomaga w utrzymaniu odpowiednich odstępów i unikaniu potencjalnych awarii elektrycznych.

Stabilność środowiskowa: Pozostałości po topniku mogą różnie reagować w różnych warunkach środowiskowych. Na przykład, w warunkach wysokiej temperatury, pozostałości mogą ulec termicznemu rozkładowi i umożliwić migrację soli lub innych zanieczyszczeń, co z czasem przyczyni się do korozji. Czyszczenie tych pozostałości eliminuje takie reakcje środowiskowe.

Jak usunąć pozostałości po topniku bezczyszczącym

Czyszczenie pozostałości po fluxie typu no-clean może wydawać się nadmiernie ostrożne, ale po co ryzykować? W przypadku elektroniki jednorazowego użytku nie jest to konieczne, a eliminacja dodatkowego etapu czyszczenia w montażu pomaga utrzymać konkurencyjność cenową produktu. Jest to nieakceptowalne w innych obszarach, takich jak aerospace czy urządzenia medyczne, gdzie najważniejsza jest długoterminowa niezawodność. Dodatkowy etap czyszczenia to niewielki wydatek w porównaniu z wartością uzyskaną z długoterminowej niezawodności produktu i zmniejszoną odpowiedzialnością za awarię.

Jeśli zdecydujesz, że pozostałości po fluxie typu no-clean powinny zostać usunięte, istnieje kilka metod czyszczenia tych pozostałości z montażu PCB:

• Użycie rozpuszczalnika
• Użycie ultradźwiękowego agitatora
• Ręcznie lub za pomocą systemów automatycznych

Czyszczenie pozostałości po fluxie typu no-clean jest bardzo proste. Podczas lutowania ręcznego używa się alkoholu izopropylowego (alkoholu do pocierania) i suszy montaż za pomocą sprężonego powietrza. Pracując w większej skali, można zakupić spraye z chemikaliami do czyszczenia PCB, które mogą być używane do usuwania pozostałości po fluxie, jak również innych substancji chemicznych, bez uszkadzania wystawionych przewodników lub komponentów. W środowisku produkcji masowej używa się specjalistycznego sprzętu do czyszczenia montaży, gdy przechodzą one przez linię produkcyjną, zamiast czyścić wszystko ręcznie.

Aby dowiedzieć się więcej, posłuchaj naszego podcastu z Christopherem Bonsellem. W tym odcinku Zach i Christopher omawiają, jak firmy takie jak Chemcut dostarczają producentom rozwiązania chemiczne dla ich procesów, w tym czyszczenie zmontowanych PCB.

Niezależnie od tego, czy potrzebujesz zbudować niezawodne elektroniki mocy czy zaawansowane systemy cyfrowe, użyj kompletnego zestawu funkcji projektowania PCB i światowej klasy narzędzi CAD w Altium Designer®. Aby w dzisiejszym środowisku interdyscyplinarnym wdrożyć współpracę, innowacyjne firmy korzystają z platformy Altium 365™, aby łatwo udostępniać dane projektowe i wprowadzać projekty do produkcji.

Dotknęliśmy tylko wierzchołka góry lodowej możliwości, jakie oferuje Altium Designer na Altium 365. Zacznij swoją darmową próbę Altium Designer + Altium 365 już dziś.