Після паяння оплавленням без свинцю на поверхні корпусів для екранування від електромагнітних перешкод/радіочастотних перешкод з'являються видимі пожовтіння або сліди окислення, що стає дедалі поширенішою проблемою в електронній промисловості. Хоча такі косметичні дефекти не обов'язково впливають на характеристики електромагнітного екранування, вони суттєво впливають на естетику виробу та довготривалу стійкість до корозії.
Профілі процесу безсвинцевого паяння зазвичай піддають компоненти впливу пікових температур, що наближаються до 260°C, що прискорює реакції окислення на відкритих металевих поверхнях. Корінні причини цього явища в спеціальних корпусах для екранування від електромагнітних/радіочастотних перешкод включають кілька факторів: термічну деградацію нелетких залишків штампувального масла під час процесу поверхневого монтажу (SMT), схильність підкладки до високотемпературного окислення (особливо нікель-срібних сплавів), неправильні умови зберігання, що призводять до попереднього окислення, та деградацію поверхні, що посилюється виділенням флюсу.
Розуміння цих механізмів є критично важливим під час виробництва корпусів для екранування від електромагнітних/радіочастотних перешкод — це не лише питання контролю якості, але й важливе для встановлення технологічних специфікацій, що забезпечують цілісність поверхонь компонентів під час циклу паяння оплавленням та наступних етапів.
У цій статті досліджуються технічні механізми, за допомогою яких процеси паяння без використання свинцю спричиняють деградацію поверхні банок для екранування від електромагнітних/радіочастотних перешкод, з особливим акцентом на змінні процесу штампування, сумісність обробки поверхні та критерії вибору матеріалів.
Термічні вимоги до паяння без свинцю оплавленням для екранування банок від електромагнітних/радіочастотних перешкод
Порівняно з традиційними олово-свинцевими процесами, безсвинцеве паяння оплавленням висуває набагато вищі вимоги до термічного впливу корпусів для екранування від електромагнітних/радіочастотних перешкод. Сплав SAC305 (Sn-Ag-Cu), галузевий стандарт для безсвинцевого складання, має температуру плавлення приблизно 217°C. Тому пікову температуру оплавлення необхідно встановити в межах від 235°C до 250°C для досягнення належного змочування, а під час циклу оплавлення температура самих компонентів часто досягає 260°C.
Для корпусів з екрануванням від електромагнітних перешкод/радіочастотних перешкод, встановлених безпосередньо на друкованих платах, цього термоциклування неминуче. Поєднання вищих пікових температур і тривалішого часу витримки над ліквідусом прискорює реакції окислення на поверхні металу . Коли корпус з екрануванням від електромагнітних перешкод/радіочастотних перешкод не має належного захисту поверхні або містить забруднення, що утворюються в процесі обробки, теплова енергія діє як каталізатор, перетворюючи потенційні дефекти поверхні на видиме знебарвлення.
Корінні причини зміни кольору в захисних банках від електромагнітних/радіочастотних перешкод після паяння оплавленням
Зміна кольору корпусів екрануючих елементів від електромагнітних/радіочастотних перешкод після паяння оплавленням виникає внаслідок взаємодії між залишками штампувального масла, окисленням підкладки, а також вологою та забрудненнями під час зберігання, що значно посилюється при пікових температурах 260°C.
Залишки штампувального масла
Під час процесу штампування, для екранування від електромагнітних/радіочастотних перешкод потрібне мастило, щоб зменшити знос штампів та забезпечити точність розмірів. Однак, якщо використовуються нелеткі або високов'язкі штампувальні оливи, їхні вуглеводневі залишки можуть затримуватися в мікроструктурі поверхні захисного контейнера.
Під час паяння оплавленням ці залишки піддаються термічній деградації — карбонізації, полімеризації або реакції з основним металом, що призводить до появи жовтих або коричневих плям на поверхні.
Проблема особливо серйозна для мастильних матеріалів, що містять надвисокотискові присадки на основі сірки, оскільки сульфіди реагують з нікелевими або мідними компонентами в нікель-срібних сплавах, утворюючи темно забарвлені сульфідні сполуки.
Хоча стандарт IPC/JEDEC J-STD-020C безпосередньо не визначає граничні значення залишків для штампувальних масел, його неявні вимоги щодо чистоти поверхні компонентів вказують на те, що будь-які органічні залишки, які не повністю випарувалися перед паянням оплавленням, є дефектом процесу. Тому вибір повністю летких штампувальних масел з низьким вмістом залишків є основним технологічним рішенням для запобігання такому знебарвленню в спеціальних корпусах для екранування від електромагнітних/радіочастотних перешкод.
Склад основного матеріалу та схильність до окислення захисних банок від електромагнітних/радіочастотних перешкод
Нейзіл (сплав міді, нікелю та цинку) став найпоширенішим базовим матеріалом для виготовлення корпусів для екранування від електромагнітних/радіочастотних перешкод завдяки збалансованим характеристикам з точки зору ефективності екранування, формуваності та зварюваності.
Однак, цей матеріал за своєю суттю чутливий до високотемпературного окислення. За температур паяння оплавленням атмосферний кисень реагує з нікелем на поверхні сплаву, утворюючи плівку оксиду нікелю товщиною лише кілька нанометрів. Цей оксидний шар створює жовтий або золотистий вигляд завдяки інтерференційним ефектам тонкої плівки — механізм, подібний до забарвлення, що спостерігається під час відпуску металу, де товщина оксидної плівки визначає кінцевий візуальний колір.
Температури паяння оплавленням без свинцю на 34–38°C вищі, ніж у традиційних олово-свинцових процесах, що значно прискорює цей процес окислення. Хоча лудіння забезпечує чудову стійкість до окислення, воно може погіршити паяність; тому високотемпературне мельхіорне срібло, перевірене за допомогою профілів оплавлення при 260°C, та спеціалізована обробка поверхні стали критичними параметрами специфікації для забезпечення цілісності поверхні корпусів для екранування від електромагнітних/радіочастотних перешкод.
Попереднє окислення поверхні та умови зберігання захисних банок від електромагнітних/радіочастотних перешкод
Поверхнева деградація банок для захисту від електромагнітних/радіоперешкод (EMI/RFI) часто починається ще до того, як вони потрапляють у піч оплавлення. Неправильні умови зберігання, зокрема неконтрольована температура та вологість, можуть прискорити атмосферне окислення відкритих металевих поверхонь. Рекомендований діапазон зберігання – відносна вологість 40–60%; за надмірно високого рівня вологості водяна пара адсорбується на поверхні банок для захисту від електромагнітних/радіоперешкод (EMI/RFI), сприяючи електрохімічним реакціям, що призводять до утворення оксиду.
Цей попередньо існуючий оксидний шар зазвичай не видно неозброєним оком перед паянням оплавленням, але за високих температур 260°C реакція окислення різко прискорюється, перетворюючи злегка окислену поверхню на поверхню з помітним знебарвленням.
Ефективні профілактичні заходи включають: зберігання з контролем температури та вологості; підняття банок над підлогою для запобігання вологості з ґрунту; включення осушувачів до упаковки; та впровадження управління запасами за принципом «перший прийшов — перший вийшов» (FIFO) для скорочення циклів зберігання.
Взаємодія між хімічним складом паяльної пасти та леткими газами
Хімічний склад паяльної пасти, обраної для поверхневого монтажу, може посилити проблеми зі зміною кольору в корпусах екрануючих елементів від електромагнітних/радіочастотних перешкод через взаємодію з леткими газами та залишками паяльної пасти.
Під час процесу паяння оплавленням леткі компоненти флюсу випаровуються та можуть конденсуватися на внутрішній та зовнішній поверхнях корпусів екрану EMI/RFI. Коли корпуси екрану розміщуються над друкованими платами, шляхи витоку летких речовин флюсу сильно блокуються, що перешкоджає належному виведенню цих летких компонентів. Залишки, що утворюються певними складами флюсу, розкладаються при нагріванні під корпусами екрану, що призводить до візуально помітного знебарвлення.
Хоча флюсові системи, що не потребують очищення та не містять галогенів, пропонують екологічні переваги, їхня теплова поведінка є нестабільною — деякі склади більш схильні до утворення залишків знебарвлення в обмежених просторах, ніж традиційні галогенвмісні системи. Сукупний ефект взаємодії летких речовин флюсу із залишками штампувального масла або вже існуючими оксидними шарами ще більше посилює візуальне погіршення.
Всього 4 кроки
онлайн металеві деталі на замовлення
Зв’яжіться з нашою командою експертів і відчуйте ефективність та економічні переваги послуг цифрового виготовлення металу.
Завантажте файли дизайну
STL , STEP (.stp), IGES (.igs), (.ZIP) або PDF.
Також будьте зразком чи ідеєю
Аналіз пропозицій та дизайну
Миттєві заводські ціни та звіти DfM — найрозумніше рішення.
Виробництво починається
Цифрові процеси можуть ініціювати завдання замовлення протягом 24 годин.
Вчасна доставка
Дотримання обіцянок доставки, схвалених понад 3000 покупцями Global Company.
Запобіжні заходи та контроль процесу щодо знебарвлення захисних банок від електромагнітних/радіочастотних перешкод під час поверхневого паяння оплавленням
Для систематичного запобігання знебарвленню банок з екрануючим екраном від електромагнітних/радіочастотних перешкод під час паяння оплавленням необхідний скоординований підхід у чотирьох сферах – змащування штампування, обробка поверхні, умови зберігання та параметри оплавлення – щоб усунути кумулятивний вплив кількох факторів, що сприяють цьому, за високих температур.
Оптимізація процесів штампування
Ключ до оптимізації процесів штампування полягає у виборі штампувальних масел та контролі процесу. Звичайні нелеткі штампувальні масла піддаються термічному розкладу за температури паяння оплавленням 260°C, що призводить до появи жовтувато-коричневих поверхневих плям внаслідок карбонізації або полімеризації.
Рішенням є використання повністю летких штампувальних мастил з низьким вмістом залишків — ці продукти природним чином випаровуються протягом кількох хвилин після штампування, зберігаючи поверхню заготовки чистою без необхідності проміжного очищення. Високоякісні леткі штампувальні олії виготовляються з десульфурованих розчинників та присадок для екстремального тиску; вони не містять хлору та реакційної сірки, що запобігає реакції сульфідів з нікелем або міддю в мельхіорово-срібних сплавах з утворенням темних сполук.
Крім того, для високоточних, прогресивно штампованих банок для екранування від електромагнітних перешкод/радіочастотних перешкод необхідно періодично перевіряти консистенцію нанесення олії, а рівень залишкового забруднення необхідно перевіряти за допомогою методів кута контакту поверхні або екстракції розчинником, щоб переконатися, що поверхні кожної партії банок для екранування від електромагнітних перешкод/радіочастотних перешкод, виготовлених на замовлення, є чистими перед потраплянням у піч оплавлення.
Специфікації обробки поверхні для паяння оплавленням
Технічні характеристики обробки поверхні для корпусів для екранування від електромагнітних/радіочастотних перешкод повинні чітко забезпечувати сумісність з профілем паяння оплавленням без свинцю за температури 260°C. Хоча мельхіор (сплав мельхіору з нікелем) забезпечує чудові характеристики екранування та формуваність, його нікелевий компонент схильний до окислення за високих температур.
Для вирішення цієї проблеми можна застосувати спеціалізований процес подальшої обробки, валідований за профілем паяння при 260°C — цей процес перетворює поверхню олова на фосфатний шар, ефективно перешкоджаючи росту оксидного шару. В результаті, банки зберігають ідеальну паяльність і свій початковий колір навіть після кількох циклів паяння при 260°C.
Як професійний виробник корпусів для екранування від електромагнітних/радіочастотних перешкод, Supro надає звіти про випробування, що підтверджують вибір обробки поверхні за пікової температури 260°C, включаючи вимірювання різниці кольорів та дані оцінки паяльності до та після паяння.
Контроль товщини покриття не менш важливий — занадто тонке покриття не може забезпечити належного захисту від високих температур, тоді як занадто товсте може вплинути на точність розмірів та узгодженість складання спеціальних корпусів для екранування від електромагнітних/радіочастотних перешкод.
Процедури зберігання та обробки матеріалів для екрануючих банок від електромагнітних/радіочастотних перешкод
Поверхнева деградація корпусів екрануючих елементів від електромагнітних/радіочастотних перешкод часто починається ще до паяння оплавленням; контроль середовища зберігання є першою лінією захисту від зміни кольору. Стандарт IPC/JEDEC J-STD-033 надає чіткі, стандартизовані рекомендації щодо зберігання компонентів, чутливих до вологи: ідеальні умови зберігання – температура 25°C або нижче, а відносна вологість – 60% або нижче. Для відкритих компонентів зберігання при низькій вологості (нижче 10% відносної вологості або нижче 5%) може ефективно призупинити відлік терміну придатності та запобігти окисленню, викликаному вологою.
Зокрема, для управління зберіганням банок для екранування від електромагнітних перешкод/радіочастотних перешкод рекомендується використовувати склади з контрольованою температурою та вологістю, зберігати їх на піднятих стелажах над землею, щоб запобігти контакту з вологою ґрунту, включати осушувачі всередину упаковки та впроваджувати управління запасами за принципом FIFO (перший прийшов, перший вийшов) для скорочення циклу зберігання. Для банок для екранування від електромагнітних перешкод/радіочастотних перешкод, що зберігаються довше рекомендованого терміну, слід проводити вибіркові перевірки якості поверхні, щоб підтвердити відсутність попереднього окислення, перш ніж вони будуть використані для поверхневого монтажу.
Управління кривою процесу паяння для екрануючих банок EMI/RFI
Налаштування кривої процесу паяння оплавленням безпосередньо впливають на ступінь окислення в спеціальних корпусах для екранування від електромагнітних/радіочастотних перешкод. Температура ліквідусу паяльної пасти без свинцю SAC305 становить 217°C; типова крива оплавлення вимагає пікової температури від 245°C до 260°C, а час витримки при температурі понад 260°C не повинен перевищувати 10 секунд.
Для захисних банок, які вже пройшли оптимізацію штампувального масла та обробку поверхні, належне управління профілем оплавлення залишається остаточним запобіжним заходом від зміни кольору. Якщо зміна кольору не зникає, можна розглянути можливість використання процесу оплавлення з використанням азоту — азотна атмосфера ефективно пригнічує окислення поверхні та паяльної пасти на захисних банках від електромагнітних/радіочастотних перешкод, зменшуючи концентрацію кисню всередині печі.
Supro надає клієнтам чіткі параметри сумісності з оплавленням, включаючи максимальну пікову температуру, час перебування вище точки ліквідусу та загальну тривалість термічного циклу, щоб технологічне вікно можна було регулювати під час складання відповідно до конкретних характеристик корпусів для екранування від електромагнітних/радіочастотних перешкод.
Шукаєте надійну компанію з виготовлення листового металу на замовлення?
Поговоріть із командою експертів Supro MFG
Зв'яжіться з нами, щоб отримати конкурентоспроможні ціни франко-заводу,
і повний спектр послуг технічної підтримки.
Висновок
Зміна кольору корпусів екрануючих елементів від електромагнітних/радіочастотних перешкод після паяння оплавленням є проблемою якості, якої можна уникнути, що виникає через хімічний склад процесу, вибір матеріалу та контроль навколишнього середовища. Основні причини – залишки нелеткої штампувальної олії, схильність основного матеріалу до окислення, неправильні умови зберігання та взаємодія з флюсом – можна вирішити за допомогою ретельного визначення специфікацій та суворого управління процесом.
Як професійний виробник корпусів для екранування від електромагнітних/радіочастотних перешкод, Supro розглядає ці проблеми з трьох взаємопов'язаних аспектів: вибір мастильних матеріалів для штампування, які повністю випаровуються за температур нижче температури паяння та розкладаються без залишків; встановлення специфікацій обробки поверхні, підтверджених термічними профілями без використання свинцю; та впровадження протоколів зберігання, що запобігають попередньому окисленню.
Коли ці фактори систематично враховуються, індивідуальні корпуси для екранування від електромагнітних/радіочастотних перешкод зберігають цілісність поверхні після паяння оплавленням, задовольняючи як естетичні стандарти якості, так і забезпечуючи стійкість до корозії.
Компанія Supro Manufacturing Co., Ltd. має понад 20 років досвіду в проектуванні та виробництві високоточних корпусів для екранування від електромагнітних перешкод/радіочастотних перешкод. Якщо вам потрібні технічні характеристики, індивідуальні проектні рішення або запити щодо партнерства з виробниками оригінального обладнання (OEM), негайно зверніться до Supro. Наша професійна команда інженерів завжди готова надати вам індивідуальні рішення для застосування.
