کاربرد نیتروژن در صنعت SMT

پچ SMT به مخفف مجموعه ای از فرآیندهای فرآیند مبتنی بر PCB اشاره دارد.PCB (Printed Circuit Board) یک برد مدار چاپی است.

SMT مخفف Surface Mounted Technology است که محبوب ترین فناوری و فرآیند در صنعت مونتاژ الکترونیک است.فناوری مونتاژ سطح مدار الکترونیکی (Surface Mount Technology، SMT) به فناوری نصب سطحی یا نصب سطحی گفته می شود.این روشی برای نصب قطعات بدون سرب یا سرب کوتاه روی سطح (که به آن SMC/SMD که در زبان چینی اجزای تراشه نامیده می‌شود) روی سطح برد مدار چاپی (PCB) یا زیرلایه دیگر است.یک فناوری مونتاژ مدار که با لحیم کاری با استفاده از روش هایی مانند لحیم کاری مجدد یا لحیم کاری غوطه ور مونتاژ می شود.

در فرآیند جوشکاری SMT، نیتروژن به عنوان یک گاز محافظ بسیار مناسب است.دلیل اصلی این است که انرژی منسجم آن بالا است و واکنش های شیمیایی فقط در دمای بالا و فشار بالا (> 500 درجه سانتیگراد، > 100 بار) یا با افزودن انرژی رخ می دهد.

مولد نیتروژن در حال حاضر مناسب ترین تجهیزات تولید نیتروژن مورد استفاده در صنعت SMT می باشد.به عنوان تجهیزات تولید نیتروژن در محل، مولد نیتروژن کاملا اتوماتیک و بدون مراقبت است، طول عمر بالایی دارد و میزان خرابی پایینی دارد.به دست آوردن نیتروژن بسیار راحت است و هزینه آن نیز در بین روش های فعلی استفاده از نیتروژن کمترین هزینه است!

تولیدکنندگان نیتروژن - کارخانه و تامین کنندگان نیتروژن تولید چین (xinfatools.com)

قبل از استفاده از گازهای بی اثر در فرآیند لحیم کاری موجی، از نیتروژن در لحیم کاری با جریان مجدد استفاده شده است.بخشی از دلیل آن این است که صنعت IC هیبریدی مدت‌هاست که از نیتروژن در لحیم کاری مجدد مدارهای هیبریدی سرامیکی سطحی استفاده می‌کند.وقتی سایر شرکت ها مزایای تولید آی سی هیبریدی را دیدند، این اصل را در لحیم کاری PCB به کار بردند.در این نوع جوشکاری نیتروژن نیز جایگزین اکسیژن در سیستم می شود.نیتروژن را می توان به هر ناحیه وارد کرد، نه فقط در ناحیه جریان مجدد، بلکه برای خنک کردن فرآیند.اکثر سیستم های جریان مجدد اکنون آماده نیتروژن هستند.برخی از سیستم ها را می توان به راحتی برای استفاده از تزریق گاز ارتقا داد.

استفاده از نیتروژن در لحیم کاری مجدد دارای مزایای زیر است:

‧خیس شدن سریع ترمینال ها و پدها

‧تغییر کمی در قابلیت لحیم کاری

‧ظاهر بهبود یافته باقیمانده شار و سطح اتصال لحیم کاری

‧سرد شدن سریع بدون اکسیداسیون مس

به عنوان یک گاز محافظ، نقش اصلی نیتروژن در جوشکاری حذف اکسیژن در طول فرآیند جوشکاری، افزایش قابلیت جوشکاری و جلوگیری از اکسیداسیون مجدد است.برای جوشکاری مطمئن، علاوه بر انتخاب لحیم کاری مناسب، عموماً به همکاری شار نیز نیاز است.شار عمدتاً اکسیدها را از قسمت جوشکاری جزء SMA قبل از جوشکاری حذف می کند و از اکسید شدن مجدد قسمت جوش جلوگیری می کند و شرایط مرطوب سازی عالی را برای لحیم کاری ایجاد می کند تا قابلیت لحیم کاری را بهبود بخشد..آزمایشات ثابت کرده است که افزودن اسید فرمیک تحت حفاظت نیتروژن می تواند اثرات فوق را به دست آورد.دستگاه لحیم کاری موج نیتروژن حلقه ای که ساختار مخزن جوشکاری تونلی را اتخاذ می کند، عمدتاً مخزن پردازش جوشکاری تونلی است.پوشش بالایی از چندین تکه شیشه قابل باز شدن تشکیل شده است تا اطمینان حاصل شود که اکسیژن نمی تواند وارد مخزن پردازش شود.هنگامی که نیتروژن وارد جوش می شود، با استفاده از نسبت های مختلف گاز محافظ و هوا، نیتروژن به طور خودکار هوا را از ناحیه جوش خارج می کند.در طول فرآیند جوشکاری، برد PCB به طور مداوم اکسیژن را به ناحیه جوش وارد می کند، بنابراین نیتروژن باید به طور مداوم به ناحیه جوش تزریق شود تا اکسیژن به طور مداوم به خروجی تخلیه شود.

فناوری نیتروژن به علاوه اسید فرمیک معمولاً در کوره های جریان مجدد تونلی با اختلاط همرفتی افزایش یافته مادون قرمز استفاده می شود.ورودی و خروجی به طور کلی به گونه‌ای طراحی شده‌اند که باز باشد و پرده‌های درب متعددی در داخل با آب‌بندی خوب وجود دارد که می‌تواند قطعات را پیش‌گرم و پیش گرم کند.خشک کردن، لحیم کاری مجدد و خنک کردن همه در تونل کامل می شود.در این اتمسفر مخلوط، خمیر لحیم مورد استفاده نیازی به فعال کننده ندارد و پس از لحیم کاری هیچ باقیمانده ای روی PCB باقی نمی ماند.کاهش اکسیداسیون، کاهش تشکیل گلوله های لحیم کاری، و هیچ پل سازی وجود ندارد، که برای جوشکاری دستگاه های ریز گام بسیار مفید است.این باعث صرفه جویی در تجهیزات تمیز کردن و محافظت از محیط زیست جهانی می شود.هزینه های اضافی ناشی از نیتروژن به راحتی از صرفه جویی در هزینه ناشی از کاهش عیوب و نیاز به نیروی کار جبران می شود.

لحیم کاری موجی و لحیم کاری مجدد تحت حفاظت نیتروژن به فناوری اصلی در مونتاژ سطح تبدیل خواهد شد.دستگاه لحیم کاری موج نیتروژن حلقه ای با فناوری اسید فرمیک ترکیب شده است و دستگاه لحیم کاری مجدد نیتروژن حلقه با خمیر لحیم کاری بسیار کم و اسید فرمیک ترکیب شده است که می تواند فرآیند تمیز کردن را حذف کند.در تکنولوژی جوشکاری SMT امروزی که به سرعت در حال توسعه است، مشکل اصلی نحوه حذف اکسیدها، به دست آوردن سطح خالص از مواد پایه و دستیابی به اتصال قابل اعتماد است.به طور معمول، فلاکس برای حذف اکسیدها، مرطوب کردن سطح لحیم کاری، کاهش کشش سطحی لحیم کاری و جلوگیری از اکسیداسیون مجدد استفاده می شود.اما در عین حال، شار پس از لحیم کاری باقی می ماند و باعث ایجاد اثرات نامطلوب بر روی اجزای PCB می شود.بنابراین، برد مدار باید کاملا تمیز شود.با این حال، اندازه SMD کوچک است، و شکاف بین قطعات غیر لحیم کاری کوچکتر و کوچکتر می شود.تمیز کردن کامل دیگر امکان پذیر نیست.آنچه مهمتر است حفظ محیط زیست است.CFC ها باعث آسیب به لایه اوزون اتمسفر می شوند و CFC ها به عنوان عامل اصلی پاک کننده باید ممنوع شوند.یک راه موثر برای حل مشکلات فوق استفاده از فناوری بدون تمیز در زمینه مونتاژ الکترونیکی است.ثابت شده است که افزودن مقدار کمی و کمی اسید فرمیک HCOOH به نیتروژن یک روش بدون تمیز کردن موثر است که بدون هیچ گونه عوارض جانبی یا نگرانی در مورد باقیمانده ها، پس از جوشکاری نیازی به تمیز کردن ندارد.