Topnik (flux) jest niezbędnym składnikiem każdego procesu lutowniczego – jego zadaniem jest usunięcie tlenków z powierzchni metali przed i w trakcie lutowania, co umożliwia prawidłowe zwilżanie i tworzenie trwałego połączenia metalurgicznego. W naprawie układów BGA stosowanie właściwego topnika ma bezpośredni wpływ na jakość i trwałość złączy.
Topniki no-clean (bez konieczności mycia) to standard w nowoczesnym serwisie elektronicznym. Ich pozostałości po lutowaniu są nieaktywne chemicznie i nie wymagają usuwania dla zapewnienia bezpieczeństwa elektrycznego układu – choć wielu techników i tak czyści płytę po naprawie ze względów estetycznych i możliwości lepszej inspekcji złączy.
Typy topników i ich właściwości chemiczne
Topniki klasyfikuje się według aktywności chemicznej: RMA (Rosin Mildly Activated) to tradycyjny topnik na bazie kalafonii z łagodnymi aktywatorami – doskonała zwilżalność, pozostałości wymagają mycia dla zachowania pełnej czystości; No-clean na bazie kalafonii lub syntetycznych żywic z minimalnymi aktywatorami – pozostałości chemicznie inertne; Wodne (water-soluble) – bardzo aktywne, zapewniają doskonałe zwilżanie nawet utlenionych powierzchni, ale wymagają dokładnego mycia wodą po lutowaniu (resztki są korozyjne). W serwisie BGA używamy głównie topników no-clean w żelu lub roztworze, zależnie od etapu procesu.
Zastosowanie topnika na różnych etapach reballing
Na etapie usuwania chipa: topnik w żelu nakładamy na obwód chipa przed podgrzewaniem – pomaga w równomiernym rozprowadzeniu ciepła i oczyszcza stare kulki z tlenków, ułatwiając ich oderwanie. Przy czyszczeniu padów: topnik nasącza plecionkę lutowniczą i aktywuje stare powierzchnie, pozwalając plecionce skuteczniej absorbować resztki cyny. Przy nakładaniu kulek przez stencil: cienka warstwa topnika na padach chipa przed nałożeniem stencila zapewnia, że kulki prawidłowo adhezją do padów po stopieniu. Przy montażu chipa na płycie: topnik nanoszony na pady płyty (lub bezpośrednio na kulki chipa) zapewnia właściwe zwilżanie podczas finałowego reflow.
Dobór topnika do stopu lutowniczego i aplikacji
Nie każdy topnik pasuje do każdego zastosowania. Topniki przeznaczone do lutu ołowiowego mogą nie mieć wystarczającej aktywności dla trudniejszych do zwilżenia stopów bezołowiowych. Dla stopów SAC305 zalecane są topniki o wyższej aktywności, dostosowane do wyższych temperatur procesu. Topniki w żelu są wygodne do precyzyjnego nanoszenia małych ilości w konkretne miejsca – sprawdzają się przy reballing i inspekcji złączy. Topniki w sprayu lub roztworze lepiej sprawdzają się przy czyszczeniu większych powierzchni. Dobrym wyborem są produkty firm Amtech, Mechanic, Kester lub Senju, sprawdzone przez serwisantów BGA na całym świecie.
Czyszczenie po lutowaniu i ocena pozostałości topnika
Mimo że topniki no-clean nie wymagają mycia dla bezpieczeństwa elektrycznego, usunięcie ich pozostałości jest często wskazane. Resztki topnika pod chipem BGA mogą absorbować wilgoć i – długoterminowo – prowadzić do korozji lub obniżenia izolacji między padami. Czyszczenie wykonujemy izopropanolem 99% i specjalnymi szczoteczkami do elektroniki, ewentualnie w ultradźwiękowej myjce. Płytę należy dokładnie wysuszyć przed uruchomieniem. Po wyczyszczeniu inspekcja padów i obszaru pod chipem jest znacznie łatwiejsza – łatwo dostrzec ewentualne mostki lutownicze lub brakujące kulki.
