等離子的吸濕性與粘接
等離子對(duì)聚合物改性處理的明顯的結(jié)果是改善表面的吸濕性,許多未經(jīng)處理的聚合物表面能為25-50eynes/cm,接觸角95°--60°經(jīng)氧化等離子處理后,接觸角降低到40°以下,有的表面吸濕如此之好,以至于接觸角小到難以測(cè)量,在表(1)中給出一些聚合物在等離子處理前后的數(shù)據(jù)。
可以看出在所有情況下,聚合物表面吸濕性都有顯著的改善。
從表(2)可以看出等離子處理后聚合物搭接剪切強(qiáng)度有很大的改善,這也是等離子處理在聚合物上廣泛應(yīng)用的理由。應(yīng)該指出表(1)表(2)的典型數(shù)據(jù)僅有參考價(jià)值,它僅對(duì)于同一批聚合物和加工條件相同的材料才有效,對(duì)于不同批的材料即使有著相同的標(biāo)牌,由于加工工藝參數(shù)的差異和聚合物添加劑的不同,數(shù)據(jù)將有大的變化。
粘接與吸濕性之間往往有著良好的相關(guān)性,因此,通常測(cè)量處理表面的吸濕性的估計(jì)它對(duì)粘接的適用性,在許多情況下,可以說(shuō)是定性的標(biāo)示,而完全依賴吸濕性來(lái)預(yù)言粘接性是不可取的,甚至存在危險(xiǎn)的,有些情況下,吸濕與粘接的關(guān)系是反常的。即:①雖然其表面是可濕潤(rùn)的,但對(duì)于得到好的粘接強(qiáng)度來(lái)說(shuō)結(jié)構(gòu)低劣,表面太脆弱,例如PTFE(聚四氟乙烯)的粘接,臘或油表面的粘接,PTFE經(jīng)等離子處理后有良好的吸濕性,其粘接強(qiáng)度略有提高,但只有用鈉刻蝕處理所得到強(qiáng)度的一半,已經(jīng)了解PTFE表面結(jié)構(gòu)由于不存在交聯(lián)層而非常脆弱,處理的表層若不夠深,不能得到高強(qiáng)度粘接。
②另一種情況,雖然表面不能為水所濕潤(rùn),但卻具有很好的粘接強(qiáng)度,如圖1所示,圖上繪出對(duì)于聚合物用7種不同氣的等離子處理,將對(duì)聚笨硫(Polyphengler
snlfid,Ryton?R-4)1/2時(shí),與1/2時(shí)片重疊并用環(huán)氧粘接(Dexter-Hgsol EA9330),樣品處理時(shí)間均為5分鐘,得到粘接強(qiáng)度與水接觸角的關(guān)系,其中4%O2/96%CF4所處理的結(jié)果雖然水接觸角104°,但卻有很強(qiáng)的粘接強(qiáng)度~980psi,這個(gè)數(shù)據(jù)是真實(shí)而且重復(fù)的,初步探討其原因,由于其表面有少量的C-O或C-O-F可以與環(huán)氧結(jié)合,而表面上有許多CF2水就很難濕潤(rùn)。
另外說(shuō)明一點(diǎn),接觸角的精確解釋要考慮實(shí)際表面與理想表面的偏離,包括硬度、光滑度和均勻性,實(shí)際表面工藝上的微觀粗糙度、疏水基團(tuán)與親水基團(tuán)相對(duì)濃度的變化。表面的非均勻性產(chǎn)生接觸角的滯后現(xiàn)象,即前進(jìn)接觸角Oa與后退接觸角O1之間的差異。
總之,吸濕性與粘接強(qiáng)度的關(guān)系要用自己重復(fù)試驗(yàn)的結(jié)果才是真實(shí)可靠的。
AOI檢測(cè)設(shè)備的三個(gè)檢查位置是主要的:
(1)錫膏印刷之后。如果錫膏印刷過(guò)程滿足要求,那么ICT發(fā)現(xiàn)的缺陷數(shù)量可大幅度的減少。典型的印刷缺陷包括以下幾點(diǎn):
A.焊盤上焊錫不足。
B.焊盤上焊錫過(guò)多。
C.焊錫對(duì)焊盤的重合不良。
D.焊盤之間的焊錫橋。
在ICT上,相對(duì)這些情況的缺陷概率直接與情況的嚴(yán)重性成比例。輕微的少錫很少導(dǎo)致缺陷,而嚴(yán)重的情況,如根本無(wú)錫,幾乎總是在ICT造成缺陷。焊錫不足可能是元件丟失或焊點(diǎn)開(kāi)路的一個(gè)原因。盡管如此,決定哪里放置AOI需要認(rèn)識(shí)到元件丟失可能是其它原因下發(fā)生的,這些原因必須放在檢查計(jì)劃內(nèi)。這個(gè)位置的檢查直接地支持過(guò)程跟蹤和特征化。這個(gè)階段的定量過(guò)程控制數(shù)據(jù)包括,印刷偏移和焊錫量信息,而有關(guān)印刷焊錫的定性信息也會(huì)產(chǎn)生。
(2)回流焊前。檢查是在元件貼放在板上錫膏內(nèi)之后和PCB送入回流爐之前完成的。這是一個(gè)典型地放置檢查機(jī)器的位置,因?yàn)檫@里可發(fā)現(xiàn)來(lái)自錫膏印刷以及機(jī)器貼放的大多數(shù)缺陷。在這個(gè)位置產(chǎn)生的定量的過(guò)程控制信息,提供高速片機(jī)和密間距元件貼裝設(shè)備校準(zhǔn)的信息。這個(gè)信息可用來(lái)修改元件貼放或表明貼片機(jī)需要校準(zhǔn)。這個(gè)位置的檢查滿足過(guò)程跟蹤的目標(biāo)。
(3)回流焊后。在SMT工藝過(guò)程的后步驟進(jìn)行檢查,這是AOI流行的選擇,因?yàn)檫@個(gè)位置可發(fā)現(xiàn)全部的裝配錯(cuò)誤?;亓骱负髾z查提供高度的安全性,因?yàn)樗R(shí)別由錫膏印刷、元件貼裝和回流過(guò)程引起的錯(cuò)誤。
等粒子噴涂是利用等離子弧進(jìn)行的,離子弧是壓縮電弧,與自由電弧相比較,其弧柱細(xì),電流密度大,氣體電離度高,因此具有溫度高,能量集中,弧穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。
按接電方法不同,等離子弧有三種形式:
①非轉(zhuǎn)移?。褐冈陉帢O和噴嘴之間所產(chǎn)生的等離子弧。這種情況正極接在噴嘴上,工件不帶電,在陰極和噴嘴的內(nèi)壁之間產(chǎn)生電弧,工作氣體通過(guò)陰極和噴嘴之間的電弧而被加熱,造成全部或部分電離,然后由噴嘴噴出形成等離子火焰(或叫等離子射流)。
等粒子噴涂采用的就是這類等離子弧。
②轉(zhuǎn)移?。弘娀‰x開(kāi)噴槍轉(zhuǎn)移到被加工零件上的等離子弧。這種情況噴嘴不接電源,工件接正極,電弧飛越噴槍的陰極和陽(yáng)極(工件)之間,工作氣體圍繞著電弧送入,然后從噴嘴噴出。
等離子切割,等離子弧焊接,等離子弧冶煉使用的是這類等離子弧。
③聯(lián)合弧:非轉(zhuǎn)移弧引燃轉(zhuǎn)移弧并加熱金屬粉末,轉(zhuǎn)移弧加熱工件使其表面產(chǎn)生熔池。這種情況噴嘴,工件均接在正極。
等離子噴焊采用這種等離子弧。進(jìn)行等粒子噴涂時(shí),首先在陰極和陽(yáng)極(噴嘴)之間產(chǎn)生一直流電弧,該電弧把導(dǎo)入的工作氣體加熱電離成高溫等離子體,并從噴嘴噴出,形成等離子焰,等離子焰的溫度很高,其中心溫度可達(dá)30000°k,噴嘴出口的溫度可達(dá)15000~20000°k。焰流速度在噴嘴出口處可達(dá)1000~2000m/s,但迅速衰減。粉末由送粉氣送入火焰中被熔化,并由焰流加速得到高于150m/s的速度,噴射到基體材料上形成膜。
等粒子噴涂設(shè)備:等離子噴涂設(shè)備主要包括:
①噴槍:實(shí)際上是一個(gè)非轉(zhuǎn)移弧等離子發(fā)生器,是關(guān)鍵的部件,其上集中了整個(gè)系統(tǒng)的電,氣,粉,水等。
②電源:用以供給噴槍直流電。通常為全波硅整流裝置。
③送粉器:用來(lái)貯存噴涂粉末并按工藝要求向噴槍輸送粉末的裝置。
④熱交換器:主要用以使噴槍獲得有效的冷卻,達(dá)到使噴嘴延壽的目的。
⑤供氣系統(tǒng):包括工作氣和送粉氣的供給系統(tǒng)。
⑥控制框:用于對(duì)水,電、氣、粉的調(diào)節(jié)和控制。等粒子噴涂工藝: