Aplikácia dusíka v priemysle SMT

SMT patch označuje skratku série procesných procesov založených na PCB. PCB (Printed Circuit Board) je doska plošných spojov.

SMT je skratka Surface Mounted Technology, čo je najobľúbenejšia technológia a proces v elektronickom montážnom priemysle. Technológia povrchovej montáže elektronických obvodov (Surface Mount Technology, SMT) sa nazýva povrchová montáž alebo technológia povrchovej montáže. Ide o metódu inštalácie bezolovnatých alebo krátkovodičových povrchovo montovaných komponentov (označovaných ako SMC/SMD, v čínštine nazývaných čipové komponenty) na povrch dosky s plošnými spojmi (PCB) alebo iného substrátu. Technológia zostavy obvodov, ktorá sa zostavuje spájkovaním pomocou metód, ako je spájkovanie pretavením alebo spájkovanie ponorom.

V procese zvárania SMT je dusík mimoriadne vhodný ako ochranný plyn. Hlavným dôvodom je, že jeho súdržná energia je vysoká a chemické reakcie budú prebiehať iba pri vysokej teplote a vysokom tlaku (>500C,>100bar) alebo s pridaním energie.

Generátor dusíka je v súčasnosti najvhodnejším zariadením na výrobu dusíka používaným v priemysle SMT. Ako zariadenie na výrobu dusíka na mieste je generátor dusíka plne automatický a bez dozoru, má dlhú životnosť a nízku poruchovosť. Je veľmi pohodlné získavať dusík a cena je tiež najnižšia zo súčasných metód používania dusíka!

Výrobcovia výroby dusíka – Čínska továreň na výrobu dusíka a dodávatelia (xinfatools.com)

Dusík sa používal pri spájkovaní pretavením pred použitím inertných plynov v procese spájkovania vlnou. Čiastočným dôvodom je, že priemysel hybridných integrovaných obvodov už dlho používa dusík na spájkovanie keramických hybridných obvodov pre povrchovú montáž. Keď iné spoločnosti videli výhody výroby hybridných integrovaných obvodov, aplikovali tento princíp na spájkovanie PCB. Pri tomto type zvárania dusík nahrádza kyslík v systéme. Dusík možno zaviesť do každej oblasti, nielen do oblasti pretavenia, ale aj na chladenie procesu. Väčšina reflow systémov je teraz pripravená na dusík; niektoré systémy sa dajú jednoducho upgradovať na použitie vstrekovania plynu.

Použitie dusíka pri spájkovaní pretavením má nasledujúce výhody:

‧Rýchle zmáčanie koncoviek a podložiek

‧Malá zmena v spájkovateľnosti

‧Vylepšený vzhľad zvyškov taviva a povrchu spájkovaného spoja

‧Rýchle chladenie bez oxidácie medi

Hlavnou úlohou dusíka ako ochranného plynu pri zváraní je eliminovať kyslík počas procesu zvárania, zvýšiť zvárateľnosť a zabrániť opätovnej oxidácii. Pre spoľahlivé zváranie je okrem výberu vhodnej spájky vo všeobecnosti potrebná aj spolupráca taviva. Tavidlo hlavne odstraňuje oxidy zo zváracej časti SMA súčiastky pred zváraním a zabraňuje reoxidácii zváracej časti a vytvára vynikajúce zmáčacie podmienky pre spájku na zlepšenie spájkovateľnosti. . Testy preukázali, že pridaním kyseliny mravčej pod dusíkovou ochranou možno dosiahnuť vyššie uvedené účinky. Prstencový stroj na spájkovanie s dusíkovou vlnou, ktorý využíva štruktúru tunelovej zváracej nádrže, je hlavne tunelová zváracia nádrž. Horný kryt sa skladá z niekoľkých kusov otvárateľného skla, aby sa zabezpečilo, že kyslík nemôže vniknúť do spracovateľskej nádrže. Keď sa do zvárania zavedie dusík, pomocou rôznych pomerov ochranného plynu a vzduchu, dusík automaticky vytlačí vzduch z oblasti zvárania. Počas procesu zvárania bude doska plošných spojov nepretržite privádzať kyslík do oblasti zvárania, takže dusík musí byť nepretržite vstrekovaný do oblasti zvárania, aby sa kyslík nepretržite vypúšťal do výstupu.

Technológia dusíka a kyseliny mravčej sa vo všeobecnosti používa v pretavovacích peciach tunelového typu s infračerveným zvýšeným konvekčným miešaním. Vstup a výstup sú vo všeobecnosti navrhnuté tak, aby boli otvorené, a vo vnútri je niekoľko dverových závesov s dobrým tesnením, ktoré môžu predhrievať a predhrievať komponenty. Sušenie, spájkovanie pretavením a chladenie sú dokončené v tuneli. V tejto zmiešanej atmosfére použitá spájkovacia pasta nemusí obsahovať aktivátory a po spájkovaní nezostávajú na DPS žiadne zvyšky. Znižuje oxidáciu, znižuje tvorbu guľôčok spájky a nedochádza k vytváraniu mostíkov, čo je mimoriadne prospešné pri zváraní zariadení s jemným rozstupom. Šetrí čistiace zariadenia a chráni globálne životné prostredie. Dodatočné náklady spôsobené dusíkom sa ľahko vrátia z úspor nákladov odvodených od zníženia defektov a požiadaviek na prácu.

Spájkovanie vlnou a spájkovanie pretavením pod ochranou dusíka sa stane hlavnou technológiou pri povrchovej montáži. Prstencový dusíkový spájkovací stroj je kombinovaný s technológiou kyseliny mravčej a kruhový dusíkový spájkovací stroj je kombinovaný s extrémne nízkou aktivitou spájkovacej pasty a kyseliny mravčej, ktoré môžu odstrániť čistiaci proces. V dnešnej rýchlo sa rozvíjajúcej technológii zvárania SMT je hlavným problémom, ako odstrániť oxidy, získať čistý povrch základného materiálu a dosiahnuť spoľahlivé spojenie. Zvyčajne sa tavivo používa na odstránenie oxidov, zvlhčenie povrchu, ktorý sa má spájkovať, zníženie povrchového napätia spájky a zabránenie opätovnej oxidácii. Zároveň však tavivo po spájkovaní zanechá zvyšky, čo spôsobí nepriaznivé účinky na komponenty DPS. Preto je potrebné dosku plošných spojov dôkladne vyčistiť. Veľkosť SMD je však malá a medzera medzi nespájkovanými časťami je čoraz menšia. Dôkladné čistenie už nie je možné. Dôležitejšia je ochrana životného prostredia. CFC spôsobujú poškodenie ozónovej vrstvy v atmosfére a freóny ako hlavný čistiaci prostriedok musia byť zakázané. Účinným spôsobom, ako vyriešiť vyššie uvedené problémy, je prijatie no-clean technológie v oblasti elektronickej montáže. Pridanie malého a kvantitatívneho množstva kyseliny mravčej HCOOH do dusíka sa ukázalo ako účinná technika bez čistenia, ktorá nevyžaduje žiadne čistenie po zváraní, bez akýchkoľvek vedľajších účinkov alebo akýchkoľvek obáv zo zvyškov.