Litavimo Fliusas PCB Surinkimui: Tipai, Pasirinkimas ir 6 Klaidos, Dėl Kurių Tenka Perdaryti Partijas

<p>2025 m. lapkritį mūsų kliento — Vilniaus automatikos įmonės — inžinieriai pastebėjo keistą tendenciją: iš 4 000 BGA komponentų serijoje 14% turėjo voidus, matomus tik rentgeno inspekcijoje. Plokštės buvo surinktos pagal visas specifikacijas: SAC305 pasta, reflow profilis pagal IPC/JEDEC J-STD-020 rekomendacijas, šablonas su 100 $\mu$m storio apertūromis. Problema paaiškėjo tik perskaičiavus fliuso aktyvumo klasę: naudotas ROL0 (žemo aktyvumo, no-clean) fliusas tiesiog nesugebėjo pašalinti BGA kamuoliukų oksidų sluoksnio, kuris susidarė dėl ilgo sandėliavimo (virš 6 mėnesių). Pakeitę fliusą į REL1 (vidutinio aktyvumo) ir pakoreguodami peak temperatūrą 3°C aukščiau, voidų rodiklis nukrito iki 0,8%. Viena fliuso klasės klaida kainavo 11 000 EUR perdirbimo išlaidų.</p> <p>Šis atvejis puikiai iliustruoja, kodėl fliuso pasirinkimas nėra „pasiimk pigesnį" sprendimas. Fliusas yra cheminė sistema, tiesiogiai leminti litavimo jungties kokybę, ir jo parametrai turi atitikti konkrečios aplikacijos reikalavimus.</p> <h2 id="kas-yra-litavimo-fliusas-ir-kaip-jis-veikia">Kas Yra Litavimo Fliusas ir Kaip Jis Veikia?</h2> <p>Fliusas yra cheminė medžiaga, kuri pašalina oksidus nuo metalinių paviršių litavimo metu ir neleidžia jiems susidaryti iš naujo, kol lydinys dar skystas. Be fliuso, litavimas būtų praktiškai neįmanomas — lydinio paviršiaus įtempimas trukdytų jam „sušlapinti" (wet) varinį kontaktą, ir jungtis nesusidarytų.</p> <p>Fliuso veikimo mechanizmas apima tris etapus: - <strong>Aktyvacija</strong> (150–180°C): fliuso rūgštys pradeda reaguoti su vario oksidu (CuO, Cu2O), paversdamos jį tirpiomis druskomis - <strong>Šlapinimas</strong> (183–250°C): lydinio paviršiaus įtempimas krenta nuo ~500 mN/m (be fliuso) iki ~300 mN/m, leisdamas alavo-sidabro-vario (SAC) lydiniui tekėti į kontaktų padus ir skylutes - <strong>Dezaktyvacija</strong> (>250°C arba po atvėsimo): fliuso likučiai sustingsta arba suyra — priklausomai nuo tipo, jie lieka ant plokštės (no-clean) arba turi būti pašalinti (water-soluble)</p> <p>J-STD-004 standartas klasifikuoja fliusus pagal du kriterijus: kompoziciją (kanifolija, sintetinė dervė, organinė) ir aktyvumo lygį (L — low, M — medium, H — high). Ši dvimatis klasifikacija yra pagrindas teisingam pasirinkimui.</p> <p>> „Per 15 metų dirbdamas su europiniais klientais pastebėjau vieną pasikartojantį modelį: 80% fliuso problemų kyla ne dėl blogo fliuso, o dėl neatitikimo tarp fliuso aktyvumo ir plokštės paviršiaus būklės. Nauja ENIG danga ir 6 mėnesius sandėliuota HASL danga reikalauja visiškai skirtingų fliusų." — Hommer Zhao, Įkūrėjas ir Techninis Ekspertas</p> <h2 id="flius-tipai-pagal-j-std-004b-klasifikacij">Fliusų Tipai Pagal J-STD-004B Klasifikaciją</h2> <h3 id="kanifolijos-pagrindu-rosin-ro">Kanifolijos Pagrindu (Rosin — RO)</h3> <p>Klasikinis ir seniausias fliuso tipas, gaunamas iš pušų sakų. Kanifolija natūraliai turi silpną rūgštingumą (abietinė rūgštis), kurio pakanka švarių paviršių litavimui. Po litavimo palieka lipnų, tačiau elektriniai inertišką likutį.</p> <p><strong>Privalumai:</strong> - Puikus šlapinimas standartiniuose FR-4 su HASL paviršiumi - Likučiai yra dielektriniai ir nekoroziniai (ROL0/ROL1 klasė) - Ilga darbo patirtis — nuspėjamas elgesys įvairiuose profiliuose</p> <p><strong>Trūkumai:</strong> - Likučiai yra lipnūs ir pritraukia dulkes — nepriimtina aukštos patikimumo aplikacijoms - Silpna aktyvacija — nepakankami stipriai oksidavusiems paviršiams arba OSP dangoms - Valymo procesas reikalauja izopropanolio arba saponinių tirpiklių</p> <p><strong>Tipinės aplikacijos:</strong> prototipų litavimas, rankinis litavimas, švino turinčių (SnPb) procesų palaikymas senesnėse gamybos linijose.</p> <h3 id="sintetin-s-dervos-pagrindu-resin-re">Sintetinės Dervos Pagrindu (Resin — RE)</h3> <p>Modernesnė kanifolijos alternatyva, kur natūralios dervos pakeistos sintetiniais polimerais. Tai dominuojantis tipas šiuolaikiniame SMT surinkime, ypač „no-clean" procesuose.</p> <p><strong>Privalumai:</strong> - Mažiau likučių nei kanifolija — no-clean versijos (REL0, REL1) nekelia grėsmės dielektriniam atsparumui - Geresnis suderinamumas su <a href="/paslaugos/smt-surinkimas">SMT reflow</a> procesais - Platesnis aktyvumo klasių pasirinkimas (nuo L iki H)</p> <p><strong>Trūkumai:</strong> - REL0 klasės fliusai gali nepakakti sunkiai oksidavusiems paviršiams - Kaina 15–30% didesnė nei kanifolijos fliusai - Kai kurie sintetiniai polimerai jautrūs drėgmei sandėliavimo metu</p> <p><strong>Tipinės aplikacijos:</strong> SMT serijos gamyba, <a href="/paslaugos/pcb-surinkimas">PCB surinkimas</a> su ENIG ir OSP paviršiais, no-clean procesai.</p> <h3 id="vandeniniai-organiniai-organic-or">Vandeniniai / Organiniai (Organic — OR)</h3> <p>Vandenyje tirpūs fliusai su organinėmis rūgštimis (glikolio, adipino, citrinų). Tai agresyviausias tipas, skirtas sunkiems litavimo atvejams, tačiau reikalaujantis privalomo valymo po litavimo.</p> <p><strong>Privalumai:</strong> - Aukščiausias aktyvumas — puikiai šalina stiprią oksidaciją - Likučiai tirpsta vandenyje — paprastas ir ekologiškas valymo procesas - Idealus <a href="/paslaugos/wave-soldering">banginio litavimo</a> procesams su mišriomis plokštėmis</p> <p><strong>Trūkumai:</strong> - <strong>Privalomas valymas</strong> — likučiai yra koroziniai ir laidūs (sukelia elektrinį nuotėkį) - Reikalauja DI (dejonizuoto) vandens plovimo sistemų - Likučių SIR (Surface Insulation Resistance) žemiau 100 MΩ — nepriimtina be valymo - Brangesnis procesas dėl valymo etapo ir vandens kokybės kontrolės</p> <p><strong>Tipinės aplikacijos:</strong> THT banginis litavimas, plokštės su stipriai oksidavusia danga, karinės/avicinės aplikacijos su privalomu valymu pagal MIL-STD-2000.</p> <h2 id="flius-palyginimo-lentel">Fliusų Palyginimo Lentelė</h2> <table> <thead> <tr><th>Parametras</th><th>Kanifolija (RO)</th><th>Sintetinė Derva (RE)</th><th>Organinis/Vandeninis (OR)</th></tr> </thead> <tbody> <tr><td>Aktyvumo klasės</td><td>ROL0 – ROH1</td><td>REL0 – REH1</td><td>ORL0 – ORH1</td></tr> <tr><td>Tipinė aplikacija</td><td>Rankinis, prototipai</td><td>SMT no-clean serija</td><td>THT, banginis litavimas</td></tr> <tr><td>Valymo poreikis</td><td>Pageidautinas (lipnus)</td><td>Nebūtinas (no-clean)</td><td>**Privalomas**</td></tr> <tr><td>SIR po litavimo</td><td>>500 MΩ (be valymo)</td><td>>1000 MΩ (no-clean)</td><td><100 MΩ (be valymo!)</td></tr> <tr><td>Kaina (1 kg)</td><td>15–25 EUR</td><td>25–45 EUR</td><td>20–35 EUR</td></tr> <tr><td>Suderinamumas su SAC305</td><td>Geras</td><td>Puikus</td><td>Puikus</td></tr> <tr><td>Tinka BGA/QFN</td><td>Ribotai</td><td>Taip (REL1+)</td><td>Taip (po valymo)</td></tr> </tbody> </table> <p>Lentelės duomenys rodo esminę tendenciją: sintetinės dervos fliusai dominuoja šiuolaikinėje SMT gamyboje ne dėl to, kad jie „geresni", o dėl to, kad jie eliminuoja valymo etapą. Banginio litavimo linijose vandeniniai fliusai vis dar yra standartas, nes jų agresyvus aktyvumas būtinas THT komponentų kojų paviršių valymui.</p> <p>> „Dažnai matau situacijas, kai klientai nori naudoti no-clean fliusą banginiame litavime, norėdami sutaupyti ant valymo proceso. Tai beveik visada baigiasi dendritinių trumpųjų jungimų problemomis per 6–12 mėnesių lauko eksploatacijos. Jei turite banginį litavimą — investuokite į valymo liniją." — Hommer Zhao, Įkūrėjas ir Techninis Ekspertas</p> <h2 id="kaip-pasirinkti-tinkam-flius-sprendim-medis">Kaip Pasirinkti Tinkamą Fliusą: Sprendimų Medis</h2> <p>Pasirinkimas prasideda nuo trijų klausimų:</p> <h3 id="1-koks-j-s-pcb-pavir-iaus-tipas">1. Koks jūsų PCB paviršiaus tipas?</h3>

• ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold): puikiai tinka REL0 klasė — aukso paviršius minimaliai oksiduojasi
• HASL (Hot Air Solder Leveling): reikia REL1 arba aukštesnio — paviršiaus šiurkštumas reikalauja agresyvesnio fliuso
• OSP (Organic Solderability Preservative): kritiška — OSP dangos gyvavimo laikas ribotas (3–6 mėn.), po to reikia REL1/REM1 klasės minimum
• Immersion Tin: jautrus oksidacijai — rekomenduojama REL1 su trumpu atviru laiku (<4 val.)

<h3 id="2-koks-litavimo-procesas">2. Koks litavimo procesas?</h3>

• Reflow (SMT): sintetinės dervos (RE) no-clean — dominuojantis pasirinkimas
• Banginis litavimas: vandeninis (OR) su privalomu valymu
• Selektyvusis litavimas: sintetinė derva, vidutinio aktyvumo (REM1)
• Rankinis litavimas: kanifolija (ROL1) arba sintetinė derva skysčio pavidalu

<h3 id="3-kokia-galutin-aplinka">3. Kokia galutinė aplinka?</h3>

• Vartotojiška elektronika: no-clean REL0 — pakankama patikimumui
• Automobilių pramonė (<a href="/pramone/automobiliu-elektronika">automotive</a>): REL1 + SIR testai pagal IPC-TM-650 metodą 2.6.3.7
• Medicininė įranga (<a href="/pramone/medicinos-iranga">medical</a>): vandeninis + valymas + joninė tarša <1,56 $\mu$g NaCl/cm²
• Karinė / aviacija: MIL-STD-2000, privalomas valymas nepriklausomai nuo fliuso tipo

<h2 id="6-da-niausios-klaidos-d-l-kuri-tenka-perdaryti-partijas">6 Dažniausios Klaidos, Dėl Kurių Tenka Perdaryti Partijas</h2> <h3 id="klaida-1-no-clean-fliuso-naudojimas-kai-reikia-valyti">Klaida 1: No-Clean Fliuso Naudojimas, Kai Reikia Valyti</h3> Gamintojas pasirinko REL0 no-clean fliusą medicininiams prietaisams, kurie turi atitikti IPC-A-610 Class 3 + ISO 13485 reikalavimus. Joninės taršos testai parodė 2,1 $\mu$g/cm² — virš leistinos 1,56 $\mu$g/cm² ribos. Visa partija (1 200 plokščių) turėjo būti grąžinta valymui. <h3 id="klaida-2-fliuso-ir-ablono-storio-neatitikimas">Klaida 2: Fliuso ir Šablono Storio Neatitikimas</h3> 0,1 mm šablonas su didelio aktyvumo fliusu ant 0402 komponentų pado sukūrė per didelį fliuso kiekį. Rezultatas: litavimo kamuoliukai (solder balls) aplink kiekvieną mikro komponentą. Taisymas: sumažinti šablono storį iki 0,08 mm arba naudoti žemesnio aktyvumo fliusą. <h3 id="klaida-3-pasenusio-osp-pavir-iaus-litavimas-su-emo-aktyvumo-">Klaida 3: Pasenusio OSP Paviršiaus Litavimas su Žemo Aktyvumo Fliusu</h3> OSP danga, sandėliuota 8 mėnesius, prarado apsauginę savybę. ROL0 fliusas nepajėgė pašalinti susidariusio vario oksido sluoksnio. 30% padų liko nešlapinti (non-wetting defects). Sprendimas: peržiūrėti tiekimo grandinę ir naudoti REL1+ fliusą senesniems komponentams. <h3 id="klaida-4-netinkamas-reflow-profilis-fliuso-aktyvacijos-langu">Klaida 4: Netinkamas Reflow Profilis Fliuso Aktyvacijos Langui</h3> Fliuso aktyvacija vyksta specifiniame temperatūros diapazone (paprastai 150–200°C). Jei soak zona per trumpa (<60 s), fliusas nespėja aktyvuotis. Jei per ilga (>120 s), fliusas per daug išgaruoja ir nebelieka aktyvių komponentų peak fazėje. <h3 id="klaida-5-skirting-flius-mai-ymas-viename-procese">Klaida 5: Skirtingų Fliusų Maišymas Viename Procese</h3> Naudojant vieną fliusą šablono spausdinimui ir kitą — rework operacijose, gali susidaryti nesuderinamų likučių mišinys. Tai sukelia „baltos žiedų" (white residue) problemą, ypač matomą tamsiose PCB kaukėse. <h3 id="klaida-6-ignoruojamas-sir-testavimas-serijin-je-gamyboje">Klaida 6: Ignoruojamas SIR Testavimas Serijinėje Gamyboje</h3> Daugelis gamintojų atlieka SIR testą tik kvalifikavimo stadijoje. Tačiau fliuso savybės keičiasi su kiekvienu tiekėjo serijos numeriu. IPC-TM-650 2.6.3.7 rekomenduoja periodinį SIR monitoringą bent kas 6 mėn. <h2 id="fliuso-kokyb-s-kontrol-gamyboje">Fliuso Kokybės Kontrolė Gamyboje</h2> <p>Svarbiausi parametrai, kuriuos reikia stebėti:</p> <table> <thead> <tr><th>Parametras</th><th>Matavimo Metodas</th><th>Priimtina Riba</th></tr> </thead> <tbody> <tr><td>Rūgštinis skaičius (Acid Number)</td><td>ASTM D974</td><td>25–40 mg KOH/g (kanifolija)</td></tr> <tr><td>Kietųjų medžiagų kiekis</td><td>Gravimetrinis (180°C, 2 val.)</td><td>±2% nuo specifikacijos</td></tr> <tr><td>Halogenidų kiekis</td><td>Sidabro chromato testas</td><td><0,05% (no-clean)</td></tr> <tr><td>SIR (paviršiaus izoliacijos varža)</td><td>IPC-TM-650 2.6.3.7, 85°C/85% RH</td><td>>100 MΩ po 168 val.</td></tr> <tr><td>Elektromigracijos atsparumas</td><td>IPC-TM-650 2.6.14.1</td><td>Jokių dendritų po 500 val.</td></tr> </tbody> </table> <p>Šie testai nėra akademiniai — jie tiesiogiai koreliuoja su lauko gedimų dažniu. Mūsų patirtis rodo, kad gamybos linijos, kuriose SIR monitoringas atliekamas reguliariai, turi 3–5 kartus mažesnį lauko grąžinimų procentą lyginant su tomis, kuriose remiamasi tik tiekėjo sertifikatu.</p> <p>> „Vienas mūsų klientų kasmet sutaupydavo apie 8 000 EUR dėl to, kad kiekvieną naują fliuso siuntą tikrindavo SIR testu prieš paleidžiant į gamybą. Per trejus metus jie pagavo dvi nesuderinamumo partijas, kurios kitu atveju būtų sukėlusios masinį brokį." — Hommer Zhao, Įkūrėjas ir Techninis Ekspertas</p> <h2 id="duk-da-nai-u-duodami-klausimai">DUK (Dažnai Užduodami Klausimai)</h2> <h3 id="koks-fliusas-geriausias-smt-no-clean-procesui-su-sac305-past">Koks fliusas geriausias SMT no-clean procesui su SAC305 pasta?</h3> <p>Sintetinės dervos (RE) klasės REL1 fliusas yra standartinis pasirinkimas daugumoje <a href="/paslaugos/smt-surinkimas">SMT linijų</a>. REL1 užtikrina pakankamą aktyvumą ENIG ir švariai HASL dangai, o likučiai atitinka J-STD-004B no-clean kriterijus — SIR >100 MΩ ir halogenidų <0,05%. Jei naudojate OSP paviršių — apsvarstykite REM1 klasę.</p> <h3 id="ar-galiu-naudoti-no-clean-flius-ir-vis-tiek-valyti-plok-t-po">Ar galiu naudoti no-clean fliusą ir vis tiek valyti plokštę po litavimo?</h3> <p>Taip, tačiau tai reikalauja specifinio valymo proceso. No-clean likučiai yra sunkiau tirpūs nei vandeninių fliusų, todėl reikia saponinio vandeninio tirpalo (pH 10–11) arba izopropanolio garų (IPA vapor degreasing). Paprastas DI vandens plovimas <strong>nepakankamas</strong> no-clean likučiams pašalinti. IPC-CH-65 standarte aprašyti validuoti valymo procesai pagal fliuso tipą.</p> <h3 id="kuo-skiriasi-rol0-ir-rel0-fliuso-klas-s-praktikoje">Kuo skiriasi ROL0 ir REL0 fliuso klasės praktikoje?</h3> <p>ROL0 (kanifolija, žemas aktyvumas) palieka lipnų, dielektrinį likutį, kuris pritraukia dulkes, bet nekorozuoja. REL0 (sintetinė derva, žemas aktyvumas) palieka minimalų, kietą, praktiškai nematomą likutį. Elektroninei gamyboje REL0 yra preferuojama, nes likučiai netrukdo tolesnėms operacijoms — pavyzdžiui, <a href="/paslaugos/pcb-surinkimas">konformalinei dangai</a> ar optinei inspekcijai (AOI).</p> <h3 id="kaip-nustatyti-ar-mano-fliusas-tinka-specifinei-pcb-pavir-ia">Kaip nustatyti, ar mano fliusas tinka specifinei PCB paviršiaus dangai?</h3> <p>Atlikite kvalifikavimo testą: 20 plokščių su realia paviršiaus danga, reflow profilis pagal fliuso techninę specifikaciją, po to SIR testas (IPC-TM-650 2.6.3.7) ir šlapinimo balanso testas (wetting balance, IPC-TM-650 2.4.14.2). Jei šlapinimo laikas <2 s ir SIR >100 MΩ — fliusas tinkamas. Jei šlapinimo laikas >3 s — reikia aukštesnio aktyvumo klasės.</p> <h3 id="mano-bga-turi-per-daug-void-25-ar-tai-fliuso-problema">Mano BGA turi per daug voidų (>25%) — ar tai fliuso problema?</h3> <p>Dažniausiai taip. BGA voidai susidaro, kai fliuso lakiosios medžiagos nespėja išgaruoti prieš lydiniui sustingstant. Sprendimai: (1) pratęskite soak zoną reflow profilyje iki 90–120 s, (2) pakeiskite fliusą į mažesnio kietųjų medžiagų kiekio variantą, (3) sumažinkite šablono apertūros plotą BGA padams iki 80–90% pado dydžio. IPC-7095 standartas leidžia iki 25% voido BGA jungtyse vartotojiškai elektronikai, bet automotive aplikacijoms riba yra 10%.</p> <h3 id="ar-vandeniniu-fliusu-lituotas-plok-tes-galima-naudoti-be-val">Ar vandeniniu fliusu lituotas plokštes galima naudoti be valymo žemo patikimumo aplikacijose?</h3> <p>Ne. Vandeninių fliusų likučiai visada yra koroziniai ir laidūs, nepriklausomai nuo aplikacijos patikimumo lygio. Net žemiausio aktyvumo vandeninis fliusas (ORL0) palieka druskų, kurių SIR <100 MΩ. Per 3–12 mėnesių lauko sąlygomis (temperatūros ciklavimas, drėgmė) šios druskos sukelia dendritinę elektromigracią ir trumpuosius jungimus. Valymo privalomumas nėra derybų objektas.</p> <h3 id="kiek-laiko-galima-sand-liuoti-litavimo-past-su-fliusu-prie-n">Kiek laiko galima sandėliuoti litavimo pastą su fliusu prieš naudojimą?</h3> <p>Dauguma SAC305 pastų su no-clean fliusu turi 6 mėnesių galiojimo terminą sandėliuojant 0–10°C temperatūroje. Kambario temperatūroje (25°C) terminas sutrumpėja iki 24–48 val. po pakuotės atidarymo. Po šablono spausdinimo pasta ant plokštės turi būti lituojama per 4–8 val. (priklausomai nuo gamintojo specifikacijos). Pasenusi pasta praranda fliuso aktyvumą ir kietųjų medžiagų homogeniškumą, kas tiesiogiai sukelia litavimo defektus.</p> <h2 id="altiniai">Šaltiniai</h2>

• IPC J-STD-004B: Requirements for Soldering Fluxes)
• IPC-TM-650: Test Methods Manual)
• IPC J-STD-001: Requirements for Soldered Electrical and Electronic Assemblies)

<p>Norite gauti fliuso suderinamumo rekomendaciją jūsų konkrečiam projektui? <a href="/kontaktai">Susisiekite su mumis</a> — mūsų inžinieriai padės parinkti optimalų fliuso ir litavimo proceso derinį.</p>