Сушилін, Я.Р.

Тюндер, І.С.

eEast-UkrNUIR (Electronic Volodymyr Dahl East Ukrainian National University Institutional Repository)

Секція 7: Прилади і методи технологічного контролю 95 ВИМОГИ ДО ВІДМИВАННЯ РІЗНИХ ВИДІВ ФЛЮСІВ Сушилін Я.Р.. гр. РЭА-11д Научный руководитель доц. Тюндер И.С. Східноукраїнський національний університет ім. В. Даля Технологічний інститут Останнім часом на вітчизняному ринку матеріалів для монтажної пайки широко рекламуються імпортовані флюси. Реклама звеличує їхні достоїнства, у тому числі можливість не змивати їх після монтажу. Чи можна допустити залишки флюсів для апаратури, що працює в екстремальних умовах? Особливо якщо вимоги до її ресурсів обчислюються майже ста тисячами годин, а наробіток на відмову - десятками тисяч?  З'явилися публікації, які оцінюють корозійні процеси на електронних виробах, джерелом яких є залишки флюсів. Автори цих публікацій, на жаль, не врахували, що корозійним процесам металевих елементів плат передують процес деградації електричної ізоляції, що завершуються електрохімічною відмовою.  Ціль тезів - визначити свою точку зору на особливості використання флюсів. Матеріали, пропоновані як флюси для пайки електронних виробів, можуть належати до смоловмістних і смолоневмістних. Всі смолоневмісті флюси мають іоногені компоненти, від яких плати потрібно очищати. Суперечки йдуть навколо смоловмістних (частіше каніфольних) флюсів. Чи потрібно очищати від них монтажні вироби? Саме це й необхідно розглянути.  Основу смоловмістних флюсів, як правило, становить каніфоль, що представляє собою суміш органічних кислот. Головний компонент цієї суміші - абієтинова кислота. Органічні кислоти - такі як саліцилова, молочна, стеаринова, лимонна, мурашина й т.д. - також можуть бути використані для підготовки поверхні до пайки, однак, у силу їхньої більшої активності, вони вимагають більше акуратного обігу й ретельного промивання виробів після пайки. Ці кислоти, як і деякі їхні сполуки, частіше використовуються як активатори й добавок до флюсів на основі каніфолі.  Рівень кислотності флюсу на основі чистої каніфолі дуже малий, але в результаті її розчинення й у процесі нагрівання при пайці відбувається її активація. Процес активації каніфолі починається при температурі близько 170° С. При сильному нагріванні (більше 300° С) відбувається інтенсивне розкладання каніфолі й втрата її властивостей.  Для забезпечення високої надійності паяних сполук активність флюсів є визначальною. Але за умови, якщо це не спричиняє погіршення електроізоляційних властивостей монтажної основи за рахунок неминучих іоногених забруднень, джерелом яких є залишки флюсів. Що стосується навіть дуже незначних залишків активаторів, то їхня роль у збільшенні поверхневої провідності в умовах підвищеної вологості безсумнівна. Сумнівна тільки роль залишків каніфолі. При яких умовах вони можуть створити провідність? Чому й при яких умовах закордонні керівництва й українські стандарти дозволяють їхні залишки на поверхні монтажних вузлів?  Щоб відповісти на ці питання, потрібно врахувати тільки одну обставину: у якості флюсу використовується не суха каніфоль, а її спиртові розчини. І в цьому стані вона хімічно активна. Її головний компонент - абієтинова кислота - у Секція 7: Прилади і методи технологічного контролю 96 спиртовому розчині здатна розчиняти окисли металів з утворенням комплексних сполук. Кожний може легко переконатися в тому, що спиртова композиція каніфолі досить довго втримує спирт, за рахунок цього вона довго не твердіє. У цьому стані в ній активуються реакції розчинення металів, і тим самим створюються іоногені компоненти провідності.  У стані провідності спиртова композиція каніфолі відіграє роль гелеподібного електроліту, у якому робота мікрогальванічної пари олово-мідь приводить до корозії міді знов-таки з утворенням продуктів провідності.  За рахунок вмісту спирту композиція каніфолі в умовах навіть помірного зволоження здобуває здатність до гідролізу. Продукти гідролізу теж створюють провідність. Часто помітні наслідки гідролізу каніфолі у вигляді візуально помітного білястого нальоту на поверхні погано відмитого монтажного вузла.  Якщо плати покривають електроізоляційним лаком, залишки каніфолі (тим більше - активаторів), продуктів її гідролізу й інші забруднення в умовах зволоження приводять до осмотичних явищ, що завершується відшаруванням і пузирінням лакового покриття. Пузирі виявляються наповненими вологою й створюють канал провідності ізоляції (рисунок 1).  Рис. 1 - Осмотичні явища приводять до відшарування лакової плівки Рис. 2 - Схема утворення дендрита в каналі, наповненому іоногеним забрудненнями Всі ці міркування мають тільки одну мету - переконатися в тому, що залишки флюсів в умовах підвищеної вологості створюють джерела поверхневої провідності. Що з цього випливає? Незначне зниження опору ізоляції для електронного вузла не є небезпечним чинником. Його величина ще настільки велика, що не робить ніякого шунтуючого впливу на функціонування схеми. Проблема полягає в іншому: провідність ізоляції створює стартові умови для електрохімічної відмови. Сутність цієї відмови полягає в тому, що під дією присутньої на платі напруги провідник-анод розчиняється, віддаючи в канал позитивно заряджені іони металу (рисунок 2). Іони направляються по каналу до провідника-катода, відновлюються на ньому до Секція 7: Прилади і методи технологічного контролю 97 металевого стану, утворюючи в ізоляційному зазорі провідні перемички у вигляді дендритоподобної рихлої металевої структури. У результаті цих процесів за кілька хвилин можуть утворитися нитковидні кристали товщиною 2...20 мкм і довжиною до 12 мм. Після утворення нитковидної перемички кристали поступово товщають до 0,1 мм, здобуваючи виразний металевий блиск. Опір таких кристалів може доходити до 1 Ом. Якщо провідні дендрити «закорочують» ланцюги живлення, електронний блок згоряє. Послідовність росту дендритів добре простежується на фотографіях (рис.к 3). а б в г Рис. 3 - Стадії росту металевих дендритів: а — 2 хв.; б — 2,5 хв.; в — 3 хв.; г — 4 хв. Тепер можна сказати, що забезпечення надійності електроізоляційних конструкцій електронних вузлів неможливо без підвищених вимог до чистоти робочої поверхні виробу. Відмивати плати потрібно ще й тому, що в процесі виробництва на поверхні плат неминуче залишаються забруднення від дотиків рук. Відбитки пальців - це жировий секрет, що виділяється сальними залозами, що містить значні концентрації водорозчинних інгредієнтів. Серед них натрій хлористий (3,8 г/л), сечовина (0,55 г/л), калій хлористий (0,3 г/л), натрій сірчистий, глюкоза, кислота оцтова й пропіонова, кислота сечова, кальцій хлористий (0,3 г/л).  Інше питання - навіщо потрібний флюс типу No Clean  (не вимагає відмивки), якщо однаково потрібно відмивати? Дійсно, флюс No Clean розроблявся саме для випадків, де відмивання неможливе або небажане. Основна відмінність даного типу флюсу від звичайних на основі каніфолі полягає у відсутності в ньому іоногенних компонентів і низькому змісті твердих включень. Композиція No Clean підібрана таким чином, що залишок нерозчинених і не звітрилих при пайці речовин, зведено до мінімуму (менш 2 %). До того ж одна з функцій флюсу - активувати поверхні, тобто розчиняти окисли й забруднення.  Тому видалення технологічних забруднень також актуально й для No Clean флюсів і не знімає відповідальності за дефекти, що виникають через відсутність операції відмивання. У всякому разі, нанесенню вологозахисних покриттів повинно передувати ретельне очищення поверхонь, щоб уникнути відшарування лаку.  Відмивання плат украй переважно робити на промислових установках. В ідеалі переважно використовувати для відмивання ультразвукову установку. Зараз виробники поставляють на ринок широкий спектр такого устаткування з різними можливостями й по різним, часом дуже доступних цінах. Однак у випадку неможливості придбання такого устаткування можна піти простим методом і мити вручну.  Із усього вищесказаного можна зробити наступний висновок: проектування технологій електронної апаратури вимагає усвідомленого підходу до вибору флюсів, заснованого на необхідності видалення їхніх залишків, особливо перед нанесенням вологозахисних покриттів.  

Вимоги до відмивання різних видів флюсів

http://dspace.snu.edu.ua:8080/jspui/bitstream/123456789/503/1/tech2015_tezy_2_95-97.pdf

Вимоги до відмивання різних видів флюсів

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

eEast-UkrNUIR (Electronic Volodymyr Dahl East Ukrainian National University Institutional Repository)