免清洗焊机的喷涂

[摘要]由于CFC-113和1.1.1-三氯乙烷对大气臭氧层有破坏作用，联合国禁止使用。电子生产厂家不得不选择新的替代方式，而免清洗技术是替代方式之一，免清洗焊剂喷涂装置又是此技术的关键部件之一。本文简要论述了此装置的特点。
[关键词]免清洗技术  波峰焊 焊剂喷涂

     为了保证电子产品的可靠性，在印制电路(简称PCB)装联生产中，对工艺材料和工艺技术制定了一系列标准，例如焊剂标准和PCB的焊后清洗标准等。在满足这些标准的前题下，还要保护环境，即淘汰用于焊后清洗的CFC-113和1.1.1一三氯乙烷熔剂。淘汰的方法很多，其中对空气影响小的免清洗焊接设备及工艺在国外得到了广泛的使用，这方面的技术也较成熟，而其技术的核心之一即为免清洗焊剂的喷涂。

一、免清焊接工艺和喷涂的方式：
     目前看来有下列方式可称为免清洗焊接工艺：
1、用温和活性松香(简称RMA)焊接，取消焊接后清洗，它不会带来满意的焊接效果。
2、采用低残渣免清洗焊剂和改进焊剂发泡装置进行波峰焊接，取消焊后清洗，这种方法在国内得到一些使用。它的缺点是不易控制焊剂的涂覆量以及均匀度，另外焊剂液面高度要保持不变，同时不断检测含固量，加入稀释剂。过多的因素使得这种方式在国内现有波峰机上直接使用免清洗焊剂受到了限制。
3、使用喷涂方式，精确控制焊剂的使用量、位置和形状，进行波峰焊接，取消焊后清洗。此种方法在国外普遍采用，它避免了方式2带来的缺点。
喷涂方式有以下三种：
a、超声喷涂:
     将频率大于200KHZ的振荡电能通过陶瓷压电换能器转换机械能，把焊剂雾化，通过喷嘴喷到PCB上。
b、丝网鼓方式：
     由微细、高密度小孔的丝网构成的鼓旋转，空气刀焊剂喷出，产生喷雾。喷到PCB上。
c、压力喷嘴喷涂:
     直接用压力和空气带动焊剂从喷嘴喷出。
     目前生产免清洗焊剂装置的厂商有美国贝尔实验室工程研究中心、美国Precision Dispensing Equipment公司等。国内没有厂家生产，只有引进的生产线波峰焊机上带有这种装置。
4、在方式3上的基础上，采用N2保护波峰焊接，可减少氧化，提高焊接温度，减少焊剂残渣。

二、免清洗焊剂喷涂装置的特点
1、焊剂喷涂量的精确控制
     为了形成高质量的焊点，PCB上必须有足够多的焊剂，但过多的焊剂，会产生过多的残渣，使PCB达不到清洁度要求，长期可靠性降低，因此，要精确控制喷涂量。
2、焊剂喷涂的均产性和完整性
     喷嘴的压力要一致，给焊剂施加恒定的压力，可保证焊接一致性，减少漏焊率。目前，贝尔实验室生产的喷涂装置(LSF-2000)其喷涂不均匀度≤±15。
3、保持焊剂中的含固量
     要有足够的活性物质喷到PCB上才能保证可焊性。将免清洗焊剂放入封闭容量中，减少焊剂挥发，可保证含固量。也可采用控制焊剂密度或酸度的方法，保持含固量。
4、安全性
     免清洗焊剂含有大量的醇类物质，易燃爆，一般来说把它放入封闭容器中，有时充入氮气。在焊剂喷出的上方，要有良好的通风装置，将多余的焊剂喷雾排出。
5、较好的重复性
     保证每块PCB上都涂上装置、均匀的焊剂，LSI-2000的重复性≤±10。

三、同喷量有关的因素
     免清洗焊接工艺与传统的焊接工艺的主要区别之一就是要精确控制焊剂喷涂量。它同下列 因素有关。
1、喷嘴的孔径和数量，同时要考虑喷雾的形状、喷嘴间距，避免重处焊剂过多、影响均匀性。
2、空气的压力；
3、超声雾化器的电压，它可改变雾化量；
4、喷嘴的运动速度；
5、PCB传送带的速度；
6、焊剂的含固量；
7、焊剂的喷涂宽度。

四、免清洗焊剂喷涂装置应达到的技术指标：
1、要能很好地喷涂免清洗焊剂
     电子部于1993年制定了“免洗类液态焊剂的技术条件(试行稿)”，其中规定了免清洗焊剂的含固量≤2％，含固量低对发泡方式有影响装置应不受焊剂含固量低的影响。
2、焊后残渣要少
     采用免清洗波峰焊后，PCB上要留有少量残渣，但有可能它们不影响PCB的可靠性，表面绝缘电阻(间称SIR)和离子污染物都满足标准要求，只是有碍外观。对有些用户来说，这达不 到要求，因此残渣要少。
3、SIR≥1x 10E11Ω，和离子污染物检测要满足mil-28809。
     免清洗工艺是一个系统工程，它对电子无器件和PCB裸板都有清洁度的要求，如果焊后PCB达不到上面两个要求，也可能是其它方面造成的。
4、对在线测试无影响
     焊后残渣有可能影响针床的接触，有时要加大针床的压力。
     目前，国内大多数厂家都面临着放弃原来清洗 PCB的方式，而采用新的替代技术。

据测算，约70%的厂家愿意走免清洗这条路。而采用清洗方式首先要考虑的是免清洗焊剂和喷涂装置。免清洗焊剂国内已有多家生产，有的质量已达到国外水平。

另外，就是用喷涂装置替代原来的发泡装置。另一个发展趋势是新的波峰焊机和N2保护波峰焊机本身就采用焊剂喷装置。