Bly-fri loddeflussmidler-som typisk indeholder kolofonium, organiske syrer (ravsyre, adipinsyre, glutarsyre) og halogenidaktivatorer (aminer, bromider)-er aggressive over for PFA ved loddetemperaturer (250-350 grader). Fluxrester på PFA-varmekapper forårsager overfladerevner, hævelse og accelereret permeation. Efter-hærdningsbehandling (termisk udglødning) af PFA-varmere-typisk 200 grader i 4-8 timer-øger krystalliniteten fra 40-45 % til 55-60 %. Højere krystallinitet reducerer det amorfe volumen, der er tilgængeligt for fluxabsorption og kemisk angreb. Udglødet PFA viser 40-60 % bedre modstandsdygtighed over for bly-frit fluxangreb end ikke-udglødet PFA, målt ved øget overfladehårdhed og tid for revnestart. Udglødning aflaster også resterende produktionsspændinger, der forværrer miljøspændingsrevner (ESC). Til bølgelodning eller reflow-ovne, hvor PFA-varmere kommer i kontakt med fluxdampe, forlænger angivelse af udglødet PFA varmelegemets levetid med 2-3×.
Fluxangrebsmekanisme og udglødningsfordel
Bly-fri flusmidler er mere aggressive end traditionel bly-baseret flussmiddel på grund af højere loddetemperaturer (260 grader vs. 220 grader ) og mere aktive organiske syrer. Ved 260 grader kondenserer fluxdampe på køligere overflader som PFA-varmere. De organiske syrer diffunderer ind i amorfe områder af PFA, hvilket forårsager hævelse (volumenstigning på 2-5%) og plastificering. Halogenidaktivatorer katalyserer kædespaltning, hvilket reducerer molekylvægten. Resultatet: overfladen bliver klæbrig, udvikler derefter fine revner, derefter blærer. PFA-krystallinitet er den primære barriere: krystallinske områder er uigennemtrængelige for fluxmolekyler; kun amorfe områder tillader diffusion. Forøgelse af krystalliniteten fra 45 % til 60 % reducerer amorft volumen med 27 %, hvilket proportionalt reducerer fluxabsorptionen.
Efter-hærdning udglødning ved 200 grader (under PFA's smeltepunkt på 305 grader) omorganiserer amorfe kæder til krystallinske lameller. Processen dyrker eksisterende krystallitter og skaber nye. Krystallinitetsforøgelsen er permanent, medmindre PFA gensmeltes. Udglødning reducerer også resterende spænding (se artikel #41), hvilket reducerer modtageligheden for revnedannelser i omgivelserne. En belastet PFA-overflade revner lettere ved tilstedeværelse af flux; stress-aflastet PFA modstår revneinitiering.
Komparativ modstand mod bly-Free Flux Attack
| PFA Tilstand | Krystallinitet (%) | Residual Stress (MPa) | Tid til overfladerevnedannelse ved 260 graders fluxdamp (timer) | Hævelse efter 100 timer (%) | Hårdhed Øges efter 100 timer (Shore D) |
|---|---|---|---|---|---|
| Uglødet (som-ekstruderet) | 42–46 | 4–6 | 50–100 | 3–5 | +8–12 |
| Udglødet (200 grader, 4 timer) | 52–56 | 2–3 | 120–200 | 1.5–2.5 | +4–6 |
| Udglødet (200 grader, 8 timer) | 56–60 | 1–2 | 200–300 | 1–2 | +2–4 |
| Udglødet (220 grader, 4 timer) | 58–62 | 1–2 | 250–350 | 1–2 | +2–4 (risikerer forringelse) |
| Høj-harpiks (special) + udglødet | 60–65 | 1–2 | 300–500 | <1 | +1–2 |
| Uudglødet,-harpiks med høj krystallinitet | 55–58 | 4–5 | 150–250 | 1.5–2.5 | +3–5 |
Testmetode for fluxmodstand
Brug følgende test for at kvalificere PFA-varmere til bly-fri loddeservice:
Udsæt PFA-prøver for fluxdamp ved 260 grader i 100 timer. Brug en standard ikke-ren flux (f.eks. Kester 951 eller Alpha OM-340) i en forseglet beholder med PFA-prøver suspenderet over den flydende flux. Oprethold 260 grader ± 5 grader.
Fjern prøver og mål:
Overfladehårdhed (Shore D) - stigning skal være<5 units
Vægtændring - skal være<0.5% (swelling or extraction)
Visuel inspektion under 20× forstørrelse - ingen revner, vabler eller klæbrighed
Udfør en bøjningstest (180 grader omkring 10 mm dorn) - udglødede prøver skal bøjes uden at revne; uudglødede prøver kan vise mikrorevner.
For indkøbsspecifikationer kræves "PFA-varmeren skal udglødes ved 200 grader i minimum 4 timer efter ekstrudering med certificeret krystallinitetsforøgelse på minimum 10 procentpoint." Anmod om DSC-data (differentiel scanningkalorimetri), der viser krystallinitet før og efter annealing.
Erfaring inden for bølgelodning
Et PCB-samleanlæg brugte PFA-varmere i bølgeloddemaskiner for at holde fluxtemperaturen på 260 grader. Standard (uudglødede) PFA-varmere fejlede hver 6.-9. måned på grund af flux-induceret overfladerevner. Anlægget skiftede til efter-hærdede (udglødede) PFA-varmere fra samme producent. De udglødede varmeapparater holdt 18–24 måneder - 2,5–3× længere. Meromkostningerne (15-20 % præmie) blev dækket inden for 6 måneder gennem reduceret erstatningsarbejde og nedetid. Anlægget specificerer nu udglødning for alle PFA-varmere i fluxservice.
Begrænsninger og hvornår udglødning ikke er nok
Udglødning forbedrer fluxmodstanden, men gør ikke PFA uigennemtrængelig. Til kontinuerlig udsættelse for flydende flux (nedsænkning) ved 260 grader er ingen fluorpolymer egnet-brug keramiske eller titaniumvarmere. Udglødning er effektiv til dampeksponering og intermitterende væskekontakt. For aggressive halogenidfluxer (højt bromidindhold) kan selv udglødet PFA svigte inden for 500 timer. I sådanne tilfælde skal du bruge en PFA-belagt metalvarmer (hvor metallet giver ekstra beskyttelse) eller en kvartsvarmer med PFA-fittings.
Udglødning har også en afvejning-: øget krystallinitet reducerer fleksibilitet og slagfasthed (forlængelsen ved brud falder fra 300 % til 200–250 %). For varmeapparater, der er udsat for mekaniske stød (bærbare stave, feltservice), kan ikke-udglødet PFA foretrækkes på trods af lavere fluxmodstand.
Konklusion: Udglødning øger fluxmodstanden med 2-3×
Termisk efter-hærdning af PFA-varmere (200 grader, 4-8 timer) øger krystalliniteten fra 40-45 % til 55-60 %, hvilket reducerer amorft volumen med 25-30 %. Den højere krystallinitet forbedrer modstanden mod bly-frit loddefluksangreb med 2-3×, hvilket forlænger tiden til overfladerevner fra 50-100 timer til 200-300 timer i dampeksponering. Udglødning lindrer også resterende stress, hvilket reducerer modtageligheden for spændinger i omgivelserne. Til bølgelodning, reflow-ovne eller enhver applikation, hvor PFA kommer i kontakt med fluxdampe ved 250-300 grader, specificer udglødet PFA. Omkostningspræmien er begrundet i længere levetid og reduceret nedetid. Når selv udglødet PFA fejler for tidligt, skal du skifte varmelegeme. Men for de fleste fluxservicer gør udglødning forskellen mellem kvartalsvis og årlig udskiftning. Udglød det, eller udglød dit vedligeholdelsesbudget. Valget er dit.
