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免清洗技术--焊接应用

一、什么是免清洗焊接技术
免清洗工艺是有名无实对原先采用的传统清洗工艺而言的，是建立在保证原有品质要求的基础上简化工艺流程的一种先进技术，而不是简单的“ 不清洗”一只是针对某些低档消费品类产品的品质可靠性方面要求不高的特点面采取的，虽然省却了清洗环节，却是建立在相对降低品质基础上的。
传统清洗工艺一直采用CFC氟氯烃产品及1.1.1-xxxx等作为清洗剂，用于装配板（PBA）的焊接后清洗，以xxPBA表面残留导电物质或其它污染物，保证产品使用的长期可靠性。但是，CFC等清洗剂中含有ODS臭氧耗竭原物质，破坏生态环境，严重威胁人类的安全。采用先进工艺技术替代原有清洗工艺势在必行。
80年代末，先进国家的技术人员先后研制开发了四种主要替代技术，用于电子装配行业，包括非CFC溶剂清洗/半水清洗/水清洗和免清洗技术。从制造角度和工艺流程管理来说，免清洗焊接技术具有缩短生产周期，降低废料产生，削减原料消耗，减少设备保养频度的确特点，在很大程度上节约了生产成本。
免清洗焊接技术包括免清洗波峰焊技术和免洗回流焊技术。前者由传统波峰焊接发展而来，通过对设备、材料等方面的变革达到免清洗效果，主要解决装元器件和固化后贴装元器件的波峰焊接。而后者则是SMT装配中的重要工艺环节，通过材料选择和工艺控制来达到免清洗效果，主要解决贴装元器件的回流焊接。

二、免清洗效果和产品可靠性的评价
在实际使用免清洗焊接技术时，很容易提出这样的问题：“How clean is clean?”“How clean is clean enough?”也就是怎样评价免清洗的效果问题。这是免清洗焊接技术中一个最根本的问题，对于切实推广和实施新工艺具有举足轻重的作用。
新技术的应用，替代了原有的清洗技术。那么，原有的产品可靠性评价标准体系是否还适用于免清洗焊接技术呢？以下的分析可以有助于解开问题的答案。

在原来的技术条件下，工艺评价测试体系包含：
1、 Ionic Contamination Test 离子浓度测试
采用ROSE（Resistivity of Solvent Extract）Test方法即污染物萃取液测试手段，使用专门的仪器（如Omega Meter）,自动对萃取液中所含导电离子污染含量进行统计，并据此判断是否符合有关标准（如MIL-P-288809中的规定<14.0ug NaCI/in2的清洁度标准），满足产品可靠性要求；主要针对Rosin-Based材料的测试。但是，该测试本身存在三大缺陷：

2、 SIR Test可靠性测试
这是通过人为施加高温、高湿和电压等方式，在短期内模拟恶劣环境因素可能对产品税造成的长期可靠性影响，以便确定免清洗焊接工艺的实施效果的一种手段。目前一般采用IPC-SF-818标准作为测试方法和判据即在85℃高温、85%RH相对温度、100VDC测试电压等条件下进行连续7天的测试，必须达到规定的表面绝缘电阻值>10 ohm才算符合可靠性要求。通常SIR测试和其它化学分析方法一起进行，使得评估检验结果，SIR测试结果曾经在很大程度上依赖操作者本身的技能，但是随着技术发展和各研究机构的不断努力，目前SIR已经逐渐成为一种xx的检测工具和手段，主要用于评价Flux、Cleaner、Solder-paste、Soldermask等产品焊接后产生的残留物对产品可靠性的影响。

3、 ESS（Eicctrical Stress Serecning）Test
这种方法主要用于评价功能性产品的可靠性程度。它结合各种环境因素如温度/湿度/振动，模拟极端环境破坏情况；同时在测试前/中/后各分阶段分别加以功能测试并作比较，以确定产品的可靠性。根据用户需求，ESS可包括：强力温度循环测试、湿度倾向测试、热冲击测试和露点测试和露点测试等一系列测试方法。它的特点是：测试迅速，可以及早获得测试结果；能更真实地反映环境对产品可靠性的影响。缺点是：每次需用成品作为测试对象，费用较高。无论如何，ESS手段将更xx地显示免清洗焊接技术和长期可靠性之间的必然联系。

三、免清洗焊接工艺的实施
明确了测试评价标准之后，接下去考虑的是如何推广和实施这项新技术，使之发挥挥效益。与原来的清洗技术相比，它的长处是显而易见的。但是，它毕竟是一项全新的工艺技术，习惯于旧有模式的人甚至你的上司可能不会很容易接受，往往会提出一些问题“Will this process procedure more reliable assemblies and cost less than my current process?”也就是说，这种新工艺的实施到底能为企业，为制造工艺技术带来什么有影响。前文我们曾提到过：免清洗焊接技术肯降低生产成本，同时又能保证产品质量的特点。在理论上论证了其可行性之后，实际上又是怎样的呢？能回答以上问题的{wy}办法就是推广实施，用实践的方法来检验。实际上，推广这项新工艺的关键在于彻底改变人们对焊接工艺的认识；而通过部门间的协作、掌握实际解决问题的能力以及对使用什么样的材料和设备的仔细甄选则是实施过程中不厅缺少的重要的一环。

·可以互通有无，在解决问题中统一认识，增强解决实际问题的效率。
它的工作流程可以分为以下几个步骤：
1、定义：考虑各种可能因素，制定行动目和评估标准；
2、评估：制定评估计划并指导测试过程，分析结果；
3、决定：根据测试结果决定候选对象并将需求文件化，断而可以采购设备和进行验收测试准备；
4、执行和推广：安装机器，进行工艺调整，并解决实际问题，{zh1}投入批量使用；

实验证明，助焊剂的固体成分（Solid Content）是影响免清洗焊接效果的重要因素。通常免清洗助焊剂中含有2%-4%左右的固体含量，而免清洗焊膏中则往往比较高一点，达到2%-6%左右，这和工序的差异是密切相关的。通过FTIR测试（Fourier Transform lnfrared Spectrometry）可以分析助焊剂中固态物质的构成，对于正确地选择合适的材料具有一定的指导作用。
值得一提的是，无论是焊膏还是助焊剂只要采用免清洗焊接技术，都无可避免地面临残留物问题；留在板面和焊点上，可能影响产品的外观和污染自动测试探针；留在机器内，将增加设备维护人员的工作难度。所以，采用TGA(Thermogravimetric Analysis)测试技术，提前对材料在各种温度下残留物的分配情况（残留板面和机器内等）作出分析和预测，选择适合自身工艺的免清洗材料，不失为一种良策。

第四要点：设备的选购得保证新工艺实施的基础，主要包括波峰焊和回流焊接设备。选择时必须注意：
（1）事先对所需设备的预期性能提出要求，并制作成采购文件；
（2）必须事先对候选机型的设计原理有足够的认识，因为实践证明：即使是在同样条件下，生产同一种产品，不同设计的设备产品出产品率的有相当大的差异；
（3）对设备提供的各种结构分别甄选，将有利于免清洗焊接工艺的部件有机配置，比如：采用怎样的Flux；加热的方式是怎样的；温度控制的精度；惰性气保护环境的选择；工艺监控和闭环控制系统的应用；对残留物的处理装置等。

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