Tokovi za lemljenje-bez olova-koji obično sadrže kolofonij, organske kiseline (jantarnu, adipinsku, glutarnu) i halogenidne aktivatore (amini, bromidi)-agresivni su na PFA na temperaturama lemljenja (250–350 stepeni). Ostaci toka na omotaču PFA grijača uzrokuju površinske pukotine, bubrenje i ubrzanu permeaciju. Obrada nakon{7}}otvrdnjavanja (termičko žarenje) PFA grijača-obično 200 stepeni u trajanju od 4-8 sati-povećava kristalnost sa 40-45% na 55-60%. Veća kristalnost smanjuje amorfni volumen dostupan za apsorpciju fluksa i hemijski napad. Žareni PFA pokazuje 40-60% bolju otpornost na napad bez olova{21}}bez fluksa od nežarenog PFA, mjereno povećanjem površinske tvrdoće i vremenom nastanka pukotina. Žarenje također ublažava zaostala proizvodna naprezanja koja pogoršavaju pucanje pod utjecajem okolišnog stresa (ESC). Za peći za talasno lemljenje ili reflow peći u kojima PFA grijači dolaze u kontakt s parama fluksa, specificiranjem žarenog PFA produžuje vijek trajanja grijača za 2–3×.
Mehanizam napada fluksa i prednost žarenja
Tokovi{0}}bez olova su agresivniji od tradicionalnih fluksa na bazi olova-zbog viših temperatura lemljenja (260 stepeni naspram. 220 stepena) i aktivnijih organskih kiselina. Na 260 stepeni, pare fluksa se kondenzuju na hladnijim površinama kao što su PFA grijači. Organske kiseline difundiraju u amorfne regije PFA, uzrokujući bubrenje (povećanje volumena od 2-5%) i plastifikaciju. Halogeni aktivatori kataliziraju cijepanje lanca, smanjujući molekularnu težinu. Rezultat: površina postaje ljepljiva, zatim nastaju fine pukotine, zatim plikovi. Kristaliničnost PFA je primarna barijera: kristalni regioni su nepropusni za fluksne molekule; samo amorfne regije dozvoljavaju difuziju. Povećanje kristalnosti sa 45% na 60% smanjuje amorfni volumen za 27%, proporcionalno smanjujući apsorpciju fluksa.
Nakon{0}}žarenje na 200 stepeni (ispod tačke topljenja PFA od 305 stepeni) reorganizuje amorfne lance u kristalne lamele. Proces povećava postojeće kristalite i stvara nove. Povećanje kristalnosti je trajno osim ako se PFA ne rastopi. Žarenje također smanjuje zaostalo naprezanje (vidi članak #41), što smanjuje osjetljivost na pucanje pod stresom iz okoline. Napregnuta PFA površina lakše puca u prisustvu fluksa; PFA-oslobođen naprezanja otporan je na nastanak pukotina.
Komparativna otpornost na napad-slobodnog fluksa
| PFA Condition | Kristalnost (%) | Preostalo naprezanje (MPa) | Vrijeme do pucanja površine pri fluksnoj pari od 260 stepeni (sati) | Otok nakon 100 sati (%) | Povećanje tvrdoće nakon 100 sati (Shore D) |
|---|---|---|---|---|---|
| Neožareno (kao-ekstrudirano) | 42–46 | 4–6 | 50–100 | 3–5 | +8–12 |
| žareno (200 stepeni, 4 h) | 52–56 | 2–3 | 120–200 | 1.5–2.5 | +4–6 |
| žareno (200 stepeni, 8 sati) | 56–60 | 1–2 | 200–300 | 1–2 | +2–4 |
| žareno (220 stepeni, 4 h) | 58–62 | 1–2 | 250–350 | 1–2 | +2–4 (rizik degradacije) |
| Smola-visoke kristalnosti (specijalnost) + žarena | 60–65 | 1–2 | 300–500 | <1 | +1–2 |
| Nežarena smola visoke{0}}kristalnosti | 55–58 | 4–5 | 150–250 | 1.5–2.5 | +3–5 |
Metodologija ispitivanja otpornosti na fluks
Da biste kvalificirali PFA grijače za -uslugu lemljenja bez olova, koristite sljedeći test:
Izložite uzorke PFA fluksnoj pari na 260 stepeni tokom 100 sati. Koristite standardni bez{3}}čisti fluks (npr. Kester 951 ili Alpha OM-340) u zapečaćenoj posudi sa uzorcima PFA suspendovanim iznad tečnog fluksa. Održavajte 260 stepeni ± 5 stepeni.
Uklonite uzorke i izmjerite:
Površinska tvrdoća (Shore D) - treba povećati<5 units
Promjena težine - bi trebala biti<0.5% (swelling or extraction)
Vizuelni pregled ispod 20x uvećanja - bez pukotina, plikova ili ljepljivosti
Izvršite test savijanja (180 stepeni oko 10 mm trna) - žareni uzorci bi se trebali saviti bez pucanja; nezapaljeni uzorci mogu pokazati mikropukotine.
Za specifikaciju nabavke, zahtevajte "PFA grijač će biti žaren na 200 stepeni najmanje 4 sata nakon ekstruzije, sa potvrđenim povećanjem kristalnosti od najmanje 10 procentnih poena." Zatražite DSC (diferencijalna skenirajuća kalorimetrija) podatke koji pokazuju kristalnost prije i nakon žarenja.
Iskustvo na terenu u talasnom lemljenju
Postrojenje za montažu PCB-a koristilo je PFA grijače u mašinama za valovito lemljenje kako bi održalo temperaturu fluksa na 260 stepeni. Standardni (nežareni) PFA grijači su otkazali svakih 6-9 mjeseci zbog površinskih pukotina izazvanih fluksom-. Postrojenje je prešlo na naknadno -osušene (žarene) PFA grijače istog proizvođača. Žareni grijači su trajali 18–24 mjeseca – 2,5–3 puta duže. Dodatni trošak (15–20% premije) nadoknađen je u roku od 6 mjeseci kroz smanjenje zamjenskog rada i zastoja. Postrojenje sada specificira žarenje za sve PFA grijače u fluks servisu.
Ograničenja i kada žarenje nije dovoljno
Žarenje poboljšava otpornost na fluks, ali ne čini PFA nepropusnim. Za kontinuirano izlaganje tečnom fluksu (uranjanje) na 260 stepeni, nijedan fluoropolimer nije prikladan-koristite keramičke ili titanijumske grijače. Žarenje je efikasno za izlaganje pari i povremeni kontakt tečnosti. Za agresivne tokove halida (visok sadržaj bromida), čak i žareni PFA može propasti u roku od 500 sati. U takvim slučajevima koristite metalni grijač obložen PFA- (gdje metal pruža rezervnu zaštitu) ili kvarcni grijač sa PFA spojnicama.
Žarenje također ima kompromis-: povećana kristalnost smanjuje fleksibilnost i otpornost na udarce (izduženje pri lomu opada sa 300% na 200-250%). Za grijače koji su podložni mehaničkom udaru (prijenosni štapići, servis na terenu), neotopljeni PFA može biti poželjniji uprkos nižoj otpornosti fluksa.
Zaključak: žarenje povećava otpor fluksa za 2–3×
Termičko žarenje PFA grijača nakon-otvrdnjavanja (200 stepeni, 4–8 sati) povećava kristalnost sa 40–45% na 55–60%, smanjujući amorfni volumen za 25–30%. Veća kristalnost poboljšava otpornost na napad fluksa za lemljenje-bez olova za 2–3×, produžavajući vrijeme do površinskog pucanja sa 50–100 sati na 200–300 sati u izlaganju pari. Žarenje također ublažava zaostalo naprezanje, smanjujući podložnost pucanju pod stresom okoline. Za talasno lemljenje, peći za reflow ili bilo koju primenu gde PFA dolazi u kontakt sa isparenim fluksom na 250–300 stepeni, navedite žareni PFA. Premija troškova je opravdana dužim vijekom trajanja i smanjenim zastojima. Kada čak i žareni PFA prerano pokvari, promijenite materijal grijača. Ali za većinu usluga fluksa, žarenje čini razliku između kvartalne i godišnje zamjene. Spalite ga ili smanjite svoj budžet za održavanje. Izbor je na vama.
