Ứng dụng nitơ trong ngành công nghiệp SMT

Bản vá SMT đề cập đến tên viết tắt của một loạt các quy trình xử lý dựa trên PCB. PCB (Printed Circuit Board) là một bảng mạch in.

SMT là tên viết tắt của Surface Mounted Technology, là công nghệ và quy trình phổ biến nhất trong ngành lắp ráp điện tử. Công nghệ lắp ráp bề mặt mạch điện tử (Surface Mount Technology, SMT) được gọi là công nghệ gắn bề mặt hay công nghệ gắn bề mặt. Đây là phương pháp lắp đặt các linh kiện gắn trên bề mặt không có chì hoặc chì ngắn (gọi tắt là SMC/SMD, trong tiếng Trung gọi là linh kiện chip) trên bề mặt của bảng mạch in (PCB) hoặc chất nền khác. Công nghệ lắp ráp mạch điện được lắp ráp bằng phương pháp hàn sử dụng các phương pháp như hàn nóng chảy lại hoặc hàn nhúng.

Trong quy trình hàn SMT, nitơ cực kỳ thích hợp làm khí bảo vệ. Lý do chính là năng lượng kết dính của nó cao và các phản ứng hóa học sẽ chỉ xảy ra ở nhiệt độ cao và áp suất cao (>500C, >100bar) hoặc khi bổ sung năng lượng.

Máy tạo nitơ hiện là thiết bị sản xuất nitơ phù hợp nhất được sử dụng trong ngành công nghiệp SMT. Là thiết bị sản xuất nitơ tại chỗ, máy tạo nitơ hoàn toàn tự động và không cần giám sát, có tuổi thọ dài và tỷ lệ hỏng hóc thấp. Việc thu được nitơ rất thuận tiện và chi phí cũng thấp nhất trong số các phương pháp sử dụng nitơ hiện nay!

Các nhà sản xuất sản xuất nitơ - Nhà máy và nhà cung cấp sản xuất nitơ Trung Quốc (xinfatools.com)

Nitơ đã được sử dụng trong hàn nóng chảy lại trước khi khí trơ được sử dụng trong quá trình hàn sóng. Một phần nguyên nhân là do ngành công nghiệp vi mạch lai từ lâu đã sử dụng nitơ trong quá trình hàn nóng chảy lại các mạch lai gốm gắn trên bề mặt. Khi các công ty khác nhìn thấy lợi ích của việc sản xuất IC lai, họ đã áp dụng nguyên tắc này vào hàn PCB. Trong kiểu hàn này, nitơ cũng thay thế oxy trong hệ thống. Nitơ có thể được đưa vào mọi khu vực, không chỉ ở khu vực phản xạ nhiệt mà còn để làm mát quy trình. Hầu hết các hệ thống chỉnh lại dòng chảy hiện nay đều sẵn sàng cung cấp nitơ; một số hệ thống có thể dễ dàng nâng cấp để sử dụng phun khí.

Sử dụng nitơ trong hàn nóng chảy lại có những ưu điểm sau:

‧Làm ướt nhanh các thiết bị đầu cuối và miếng đệm

‧Ít thay đổi về khả năng hàn

‧Cải thiện sự xuất hiện của dư lượng từ thông và bề mặt mối hàn

‧Làm mát nhanh chóng mà không bị oxy hóa đồng

Là một loại khí bảo vệ, vai trò chính của nitơ trong hàn là loại bỏ oxy trong quá trình hàn, tăng khả năng hàn và ngăn ngừa quá trình oxy hóa lại. Để hàn đáng tin cậy, ngoài việc lựa chọn chất hàn thích hợp, nói chung cần có sự hợp tác của chất trợ dung. Chất trợ dung chủ yếu loại bỏ oxit khỏi bộ phận hàn của thành phần SMA trước khi hàn và ngăn chặn quá trình oxy hóa lại của bộ phận hàn, đồng thời tạo điều kiện làm ướt tuyệt vời cho vật hàn để cải thiện khả năng hàn. . Các thử nghiệm đã chứng minh rằng việc bổ sung axit formic dưới sự bảo vệ bằng nitơ có thể đạt được những tác dụng trên. Máy hàn sóng nitơ vòng sử dụng cấu trúc bể hàn kiểu đường hầm chủ yếu là bể xử lý hàn kiểu đường hầm. Nắp trên bao gồm nhiều mảnh kính có thể mở được để đảm bảo oxy không thể vào bể xử lý. Khi nitơ được đưa vào vật hàn, sử dụng tỷ lệ khí bảo vệ và không khí khác nhau, nitơ sẽ tự động đẩy không khí ra khỏi khu vực hàn. Trong quá trình hàn, bo mạch PCB sẽ liên tục đưa oxy vào khu vực hàn nên nitơ phải được bơm liên tục vào khu vực hàn để oxy liên tục được thải ra đầu ra.

Công nghệ nitơ cộng với axit formic thường được sử dụng trong lò nung lại kiểu đường hầm với sự trộn đối lưu tăng cường hồng ngoại. Đầu vào và đầu ra thường được thiết kế mở, bên trong có nhiều rèm cửa với khả năng bịt kín tốt, có thể làm nóng trước và làm nóng trước các bộ phận. Quá trình sấy khô, hàn nóng chảy lại và làm mát đều được hoàn thành trong đường hầm. Trong môi trường hỗn hợp này, chất hàn được sử dụng không cần chứa chất kích hoạt và không để lại cặn trên PCB sau khi hàn. Giảm quá trình oxy hóa, giảm sự hình thành bóng hàn và không có cầu nối, điều này cực kỳ có lợi cho việc hàn các thiết bị có bước cao. Nó tiết kiệm thiết bị làm sạch và bảo vệ môi trường toàn cầu. Các chi phí bổ sung do nitơ phát sinh có thể dễ dàng được bù đắp từ việc tiết kiệm chi phí nhờ giảm sai sót và yêu cầu lao động.

Hàn sóng và hàn nóng chảy dưới sự bảo vệ nitơ sẽ trở thành công nghệ chủ đạo trong lắp ráp bề mặt. Máy hàn sóng nitơ dạng vòng được kết hợp với công nghệ axit formic, còn máy hàn nóng chảy lại nitơ dạng vòng được kết hợp với bột hàn và axit formic có hoạt tính cực thấp, có thể loại bỏ quá trình làm sạch. Trong công nghệ hàn SMT đang phát triển nhanh chóng ngày nay, vấn đề chính gặp phải là làm thế nào để loại bỏ oxit, thu được bề mặt tinh khiết của vật liệu cơ bản và đạt được kết nối đáng tin cậy. Thông thường, chất trợ dung được sử dụng để loại bỏ oxit, làm ẩm bề mặt cần hàn, giảm sức căng bề mặt của vật hàn và ngăn ngừa quá trình oxy hóa lại. Nhưng đồng thời, chất trợ dung sẽ để lại cặn sau khi hàn, gây ảnh hưởng xấu đến linh kiện PCB. Vì vậy, bảng mạch phải được làm sạch hoàn toàn. Tuy nhiên, kích thước của SMD nhỏ và khoảng cách giữa các bộ phận không hàn ngày càng nhỏ hơn. Việc làm sạch hoàn toàn không còn có thể thực hiện được. Điều quan trọng hơn là bảo vệ môi trường. CFC gây tổn hại đến tầng ozone trong khí quyển và CFC là chất tẩy rửa chính phải bị cấm. Một cách hiệu quả để giải quyết các vấn đề trên là áp dụng công nghệ không sạch trong lĩnh vực lắp ráp điện tử. Việc thêm một lượng nhỏ axit formic HCOOH vào nitơ đã được chứng minh là một kỹ thuật không sạch hiệu quả, không cần làm sạch sau khi hàn, không có bất kỳ tác dụng phụ hoặc bất kỳ mối lo ngại nào về dư lượng.