Leiterplattentechnisch - Der Einfluss der Feuchtigkeit während der PCBA-Verarbeitung

Feuchtigkeit spielt oft eine Schlüsselrolle in der PCBA-Herstellungsverfahren. Dieser Artikel stellt vor allem die Auswirkung der Temperatur auf PCBA-Verarbeitung. Zu niedrig lässt die Dinge trocknen, ESD wird zunehmen, Staubpegel werden höher sein, und Schablonenöffnungen sind wahrscheinlicher blockiert und Schablonenverschleiß. Erhöhung, Es wurde nachgewiesen, dass die Luftfeuchtigkeit zu niedrig ist, um die Produktionskapazität direkt zu beeinflussen und zu verringern. Zu hoch führt dazu, dass das Material feucht wird und Wasser absorbiert, Verursachung von Delamination, Popcorn-Effekt, und Lötkugeln. Feuchtigkeit reduziert auch den Tg-Wert des Materials und erhöht den dynamischen Verzug beim Reflow-Löten.

Einführung in die Oberflächenfeuchtigkeit

Feuchtigkeitsabsorbierende Schicht auf Metall usw.

Fast alle festen Oberflächen (wie Metalle, Glas, Keramik, Silizium, etc.) haben eine feuchtigkeitsabsorbierende Schicht (Monoschicht oder Multimolekularschicht), wenn die Oberflächentemperatur gleich der Taupunkttemperatur der Umgebungsluft ist (abhängig von Temperatur, Feuchtigkeit und Luftdruck), Diese feuchte wasserabsorbierende Schicht wird zur sichtbaren Schicht. Die Reibungskraft von Metall zu Metall steigt mit der Abnahme der Feuchtigkeit. Bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 20% RH und darunter ist die Reibkraft 1,5-mal höher als bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 80% RH. Poröse oder feuchtigkeitsabsorbierende Oberflächen (Epoxidharze, Kunststoffe, Flussmittel usw.) auf organischen Kunststoffen, wie z.B. feuchtigkeitsabsorbierende Schichten, neigen dazu, diese Schichten aufzunehmen. Auch wenn die Oberflächentemperatur niedriger als der Taupunkt (Kondensation) ist, sind auf der Materialoberfläche keine feuchtehaltigen Oberflächen zu sehen. Absorbierende Schicht. Es ist das Wasser in der monomolekularen wasserabsorbierenden Schicht auf diesen Oberflächen, das in das plastisch gekapselte Gerät (MSD) eindringt. Wenn die monomolekulare wasserabsorbierende Schicht nahe 20-Schichten in der Dicke ist, führt die von diesen monomolekularen wasserabsorbierenden Schichten absorbierte Feuchtigkeit schließlich zum Versagen beim Reflow-Löten.

Popcorneffekt. Nach IPC-STD-020, die Exposition von Kunststoffverpackungsgeräten in feuchter Umgebung sollte kontrolliert werden. Feuchtigkeitseinflüsse während des Herstellungsprozesses. Feuchtigkeit hat eine Vielzahl von Auswirkungen auf die Herstellung. Im Allgemeinen, humidity is invisible (except for weight gain), Aber es bringt die Konsequenzen sind Poren, Hohlräume, Lötspritzer, Lötkugeln und unterfüllende Hohlräume, etc. Für jeden Prozess, der schlechteste Feuchtigkeitszustand ist Feuchtigkeitskondensation. Es ist sicherzustellen, dass die Feuchtigkeit auf der Substratoberfläche innerhalb des zulässigen Bereichs kontrolliert wird, ohne das Material oder den Prozess zu beeinträchtigen.

Der zulässige Kontrollbereich? In nahezu allen Beschichtungsverfahren (Spin Coating, Masken- und Metallbeschichtung in der Silizium-Halbleiterfertigung) ist die akzeptierte Maßnahme die Regelung des Taupunkts entsprechend der Substrattemperatur. Die Substratmontageindustrie hat sich jedoch nie mit Umweltfragen befasst. Ein Thema, das Aufmerksamkeit verdient (obwohl wir Umweltkontrollrichtlinien und verschiedene Parameter veröffentlicht haben, die im globalen Verbraucherteam kontrolliert werden sollten). Da sich der Herstellungsprozess von Geräten hin zu feineren funktionalen Merkmalen entwickelt, werden unsere Prozessanforderungen durch kleinere Komponenten und Substrate mit höherer Dichte den Umweltanforderungen der Mikroelektronik- und Halbleiterindustrie angepasst. Wir kennen bereits das Problem der Staubbekämpfung und die Probleme, die es mit der Ausrüstung und dem Prozess bringt. Wir müssen jetzt wissen, dass hohe Luftfeuchtigkeit (IPC-STD-020) auf Bauteilen und Substraten zu Materialleistungs-, Prozess- und Zuverlässigkeitsproblemen führen kann. Wir haben einige Gerätehersteller dazu gebracht, die Umwelt in ihren Anlagen zu kontrollieren, und Materialien, die von Materiallieferanten vorbereitet wurden, können in raueren Umgebungen verwendet werden. Bisher haben wir festgestellt, dass Feuchtigkeit Probleme mit Lötpaste, Schablonen, Unterfüllmaterialien usw. verursachen kann.

Generell entstehen Beschichtungen wie Lotpasten durch Suspension von Feststoffen in Lösungsmitteln, Wasser oder Lösungsmittelgemischen. Die Hauptfunktion dieser Flüssigkeiten, die auf Metallsubstraten aufgetragen werden, besteht darin, Haftung und Bindung an die Metalloberfläche zu gewährleisten. Wenn sich die Metalloberfläche jedoch in der Nähe des Umgebungstaupunkts befindet, kann Wasser sein. Es kondensiert teilweise, und die Feuchtigkeit, die unter der Lötpaste eingeschlossen ist, verursacht Adhäsionsprobleme (Blasen unter der Beschichtung usw.). In der Metallbeschichtungsindustrie kann das Taupunktmessgerät verwendet werden, um die Haftung der Beschichtung auf dem Metallsubstrat sicherzustellen. Grundsätzlich misst dieses Instrument genau die Feuchtigkeit auf oder um das Metallsubstrat und berechnet den Taupunkt, vergleicht dieses Ergebnis mit der Substratoberflächentemperatur des gemessenen Bauteils und berechnet dann den â­T zwischen der Substrattemperatur und dem Taupunkt, wenn â­T Wenn die Temperatur kleiner als 3～5 Grad Celsius ist, können die Teile nicht beschichtet werden, und Hohlräume werden durch schlechte Haftung verursacht.

Die Beziehung zwischen Feuchtigkeitsaufnahme und relativer Luftfeuchtigkeit RH und Taupunkt Wenn die relative Luftfeuchtigkeit etwa 20% RH beträgt, gibt es eine Monoschicht von Wasserstoffbrückenbindungen von Wassermolekülen auf dem Substrat und dem Pad, die mit der Oberfläche verbunden ist (nicht sichtbar). Wassermoleküle bewegen sich nicht. In diesem Zustand ist Wasser selbst in Bezug auf elektrische Eigenschaften harmlos und gutartig. Abhängig von den Lagerbedingungen des Substrats in der Werkstatt können Trocknungsprobleme auftreten. Zu diesem Zeitpunkt tauscht die Feuchtigkeit auf der Oberfläche Feuchtigkeit aus und verdampft, um eine konstante Monoschicht beizubehalten. Die weitere Bildung der Monoschicht hängt von der Aufnahme von Wasser auf der Oberfläche des Substrats ab. Epoxid, Flussmittel und OSP haben alle eine hohe Wasseraufnahme, Metalloberflächen jedoch nicht.

DEK-Druckeinstellungen

In der Werkstatt stellte DEK ECU tatsächlich eine Temperatur von 26° Celsius ein. Die relative Luftfeuchtigkeit der inneren Umgebung beträgt 45% RH, und die Taupunkttemperatur des Substrats berechnet unter der inneren Umgebung ist 15° Celsius. Die kälteste Substrattemperatur, die vor dem Betreten des Siebdruckers aufgezeichnet wird, ist 19° Celsius, ΔT (die Differenz zwischen Substrattemperatur und Taupunkt) ist (19° Celsius-15 Grad Celsius) 4° Celsius, die nur die Metallsicherheitsbeschichtung ASTM und ISO-Beschichtungsspezifikationen (Minimum 4±1 Grad Celsius) niedrige Grenze erfüllt, aber Produktionsvorgänge vor Ort können fehlschlagen. Die Spezifikation der porösen Oberflächenbeschichtung erfordert, dass die Substrattemperatur höher als 5°C ist, so dass wir davon ausgehen können, dass das Substrat Feuchtigkeit absorbiert.

Wenn wir ein kaltes Substrat (19° Celsius) auf andere Geräte legen, wie Fuji-Geräte, bei denen die Werkstattfeuchte größer als 60%RH ist, haben wir ein ΔT von 2° Celsius, das die Anforderungen der ASTM/ISO-Beschichtungsspezifikationen überhaupt nicht erfüllt. Weil das Substrat zu nass ist. Eine gute Einstellung für die Optimierung sollte â¥5°C über dem Taupunkt sein.

Messung in der Werkstatt

Die von der Substratoberfläche absorbierte Feuchtigkeit hängt von der Oberflächentemperatur, der Umgebungslufttemperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit (Taupunkt) ab. Wenn die Substrattemperatur nahe dem Taupunkt liegt, ist das Pad aufgrund der Bildung einer dicken mehrmolekularen Wasserschicht nass, was dazu führt, dass die Haftung der Lötpaste usw. (Viskosität) niedrig ist, was zu einer schlechten Freisetzung von Lötpaste in der Schablonenöffnung führt.

Taupunktprüfung (Dyne-Wert)

When the humidity increases (>50% RH), die Oberflächentemperatur des PCBA-Substrat liegt im Bereich von 4 bis 5 Grad Celsius nahe der Taupunkttemperatur, und alle Substratoberflächen haben schlechte Benetzung. Wir konzipierten einen Test mit einer relativen Innenfeuchte von 43% RH, which is basically far lower than the worst case (60% to 65% RH) of the actual workshop measured. Der Einfluss von Feuchtigkeit auf den Prozess ist sehr häufig. Wir führten einen Test durch und legten ein sauberes Substrat für eine halbe Stunde in den Kühlschrank in der Werkstatt, bis es auf die Taupunkttemperatur gekühlt wurde, die von der Niederfeuchtewerkstatt gefordert wurde.. Bei Prüfung mit einem Dyne Pen, the dyne value had dropped from> 40 dyne to 37 dyne. Denn das reicht aus, um den Einfluss der Feuchtigkeit auf den Prozess zu erklären, Der Einfluss wird bei hoher Luftfeuchtigkeit und Raumtemperatur größer sein, und der Dyne-Wert wird definitiv stärker fallen.