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高效空气过滤器的发展让洁净度测试技术从实验室走向车间
资料来源:广州启绿空气净化设备有限公司   日期:2013-01-19   人气:   标签:空气过滤器 高效空气过滤器 高效过滤器

      空气过滤器,高效空气过滤器高效过滤器--高效空气过滤器的发展让洁净度测试技术从实验室走向车间,由于制造工艺变成无铅,需要更严格的工艺控制。在以前,工程师可以提高助焊剂的活性、改变传送带的速度或者提高预热温度来“调节”工艺过程,而用含锡量高的高熔点合金进行焊接时,则是完全不同的一回事。 如果组装件上的离子污染过多,可能会造成问题,例如由于电解锡须的生长、导体的腐蚀,或者绝缘电阻降低,会引起电路板上的走线短路。

从实验室走进车间
     即使略微偏离最优参数,到ATE测试时也会检查出一连串的问题,更糟的是以后产品到了现场出问题,那么返修成本又上升了成百倍。有几种工具可以用于统计过程控制(SPC),但是人们最常忽略的也许就是污染度测试仪。


污染度测试仪是精确度很高的测试仪器,不熟练的人员也能够使用,而且能够迅速地测定裸板和组装件上的污染程度。污染度的数据用图表示,可以对数据做进一步的统计分析。污染程度与成功地焊接裸板的可能性直接相关,或者与一个组装件是否是在比最优工艺参数差的情况下进行焊接直接有关。此外,测试结果也还会表明,组装件在现场使用时,当暴露在可能会促使金属互化物生长的条件下,是否可能出现故障。


在这样一个讲法律的时代,严格的工艺控制、优质产品的高产量和消费者对故障的容忍程度三者之间有矛盾之处,都是加在制造工程师身上的压力。污染度测试仪却是一件可靠的工具,能够帮助他们更容易地把工作做好。

操作简单


污染度测试仪的原理很复杂,但操作起来并不复杂。如果设备是作为一种工艺监测工具使用,可以由生手来操作机器,这一点尤其重要。好在现代的仪器是设计成这样:唯一需要手动的操作是在测试开始时把电路板插进去,在测试结束时把它取出来。所有其他的测试工作都是自动进行的。


在一个典型的测试程序中,开始是准备溶液。在进行一次新的测试时,准备溶液的过程是用泵经过混合离子交换柱把溶液泵入,直到它的导电率很低(或者“更新溶液”),然后把溶液拌匀。


然后按下面的顺序进行测试:
1.插入试件。这时有一定数量的测试溶液会流到一个有刻度的溢流容器中,以便测量流出来溶液体积(如果需要,对它进行修正,作为对元件的补偿)。
2.由于测试溶液是经过测量单元流到试件上的,测量单元一直监测导电率的上升。空调过滤网到了预定的时间(3至15分钟),或者在48秒的时间内导电率上升的数量到了接近绝对值的1%时,测试结束。
3.在完成测试后,由计算机进行处理和分析,结果可以在屏幕上看到。测试结果储存在硬盘上,以便将来使用、进行比较。
4.把溢流腔排空,在容器中加满溶液更新,以便下次进行测试。
无铅焊接


国际电工委员会(IEC)和设在美国的连接电子工业协会(IPC)是在电子制造行业深受人们尊敬的机构,他们建议最好用含锡量高的合金来代替锡铅焊料。


具体地就是,国际电工委员会说:“首选的合金成分是Sn96.5Ag3.0Cu0.5或者Sn99.3Cu0.7。也可以用含3~4%银和0.5~1%铜、其余是锡的合金替代Sn96.5Ag3.0Cu0.5,还可以用含0.45~0.9%铜、其余是锡的合金代替Sn99.3Cu0.7。”


    净化工程制造商在转到无铅焊接时,最普遍使用的焊料是Sn96.5Ag3.0Cu0.5。这种三元合金的熔点是219℃,远远高于低熔点锡铅合金的183℃。无铅焊料的熔点较高,这牵涉到很多问题,但在本质上,它的影响在于工艺窗口收紧了。监管无铅工艺的制造工程师,现在需要各方面的帮助对工艺进行监控,包括能够从制造过程开始直到波峰焊之后一直帮助他们的一种工具。

     因为在焊接工艺中,对电路板清洁度的要求很严,不允许裸板是不干净的。用污染度测试仪来测量裸板的洁净度,确保那些进入焊接制程的电路板极有可能焊接得很好,没有问题。另外,通过污染测试,也可以了解到存放过程的情况好坏。


    在风淋室工艺制程结束时,污染度测试仪发挥了它的作用。由测试结果,测试人员可以很快发现制程的趋势并作出改变,不至酿成问题。例如,如果助焊剂开始偏离最优的成份,板上的残留物就会开始改变。由于污染度测试仪的灵敏度很高,能够把残留物的变化检测出来,因而不会对焊接产生影响。


此外,利用污染度测试仪还可以很好地了解温度曲线预热阶段的效果。预热是无铅焊接成败的一个关键因素。我们要确保助焊剂起作用,又要确保板的温度足够高,当它进入焊锡槽时──它的温度高多了,对它的热冲击不会过大,这两者之间要很好平衡。人们往往会调高恒温器,但这样做会对FR4板造成严重的伤害(这种材料是针对锡铅工艺、不是针对无铅合金工艺的高温设计的)。


如果预热温度过高,它的影响有两方面:助焊剂会玻璃化,使它不能起助焊作用,在板上形成一层不可接受的污染物。第二是板会急剧膨胀,促使层压板吸收潮气,结果出现脱层这类现象的风险增大。同样,组装工艺中使用的化学品残留物污染留在次表层也有风险,它会在以后引起电化反应,造成可靠性问题。使用污染度测试仪就可以迅速地把过热造成的影响检测出来,防止对焊好的产品的质量产生影响。


对于焊接工艺(以及清洗,如果制造商仍然使用清洗工艺的话)的统计过程控制(SPC),污染度测试仪是格外有用的测量仪器。每天或者每小时测试预定数量的样品,这样做可以把组装件上离子污染程度的波动测量出来,从而迅速地提醒操作人员,要对工艺作一些改变。

离子污染的源头


免洗电子组装件是蒙特利尔协议的结果。蒙特利尔协议是得到全球支持的倡议,目的是消除CFC。免洗电子组装件出现之前,助焊剂中含松香(松树的树液)和酒精,使松香处在液体状态。在老式助焊剂中,松香占的比例在百分之十五至百分之五十之间。之所以需要助焊剂,有两个原因:一是清除PCB板和元件表面上的氧化物,因而正确地形成合金;二是起传热介质的作用,确保焊接温度是正确的。助焊剂在完成任务之后,要用很强的溶剂把印刷电路板上的助焊剂残留物去掉。


然而,蒙特利尔协议不容许使用这种工艺。解决的办法是采用免洗工艺,留在电路板组装件上的助焊剂残留物是安全的。但是,用固体含量高的传统助焊剂是不能达到这个安全的水平──它们的侵蚀性太强,也太脏。助焊剂厂商开发了“固体含量低”的助焊剂,它的残留物可以一直留在板上,不必清洗,因而深受欢迎,但是对工艺控制的要求提高了。


不过,助焊剂并不是电子组装过程中产生污染的唯一来源。常见的离子污染源有蚀刻、电镀、镀锡或者整平助焊剂残留物、质量不好的阻焊膜、永久性或者临时性阻焊膜未完全固化、粉尘、潮气、手指上的油污、元件的包装材料,以及维护机器时使用的润滑油(尤其是波峰焊传送带上的润滑油)。


对于高可靠性产品供应商,例如为航空航天部门提供电子产品的供应商,他们不想对组装件进行清洗,又不能冒组装后污染超标的风险,任何不干净的做法都会带来严重的问题,故障可能是性命攸关的大事。于是厂商用污染度测试仪定期地对样品进行测试,用这个办法解决这个问题,确保产品是“干净”的。


     但是,现在情况改变了,为了达到欧洲限制有害物质(RoHS)法规的要求,所有制造商用无铅焊料取代了铅锡焊料。RoHS法规已于2006年7月生效,全球其他地区可能会跟着制定类似的法例,在制造电子产品时禁止使用铅(还有其他有害物质),这彻底改变了电子制造的面貌。一般用途的产品,例如计算器、烟雾检测器和电子玩具,如果偶然坏了,只不过是收回换一个的问题,不会惹上官司。对于这类产品的制造商来讲,在过去并不要求使用污染度测试仪。 

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