Blog de PCB - Proceso de Nivelación de soldadura por aire caliente hasl para PCB

Hasl = la tecnología de soldadura horizontal por aire caliente es una tecnología relativamente madura en la actualidad, pero debido a que su proceso se encuentra en un entorno dinámico de alta temperatura y alta presión, su calidad es difícil de controlar y estabilizar. Este artículo presentará algunas experiencias en el control del proceso de nivel de soldadura de aire caliente (hasl).

El recubrimiento de soldadura hasl Hal es un proceso de reprocesamiento ampliamente utilizado en fábricas de placas de circuito en los últimos años. En realidad se trata de un proceso de recubrimiento de soldadura eutéctica en agujeros metálicos de PCB y líneas de impresión mediante la Unión de soldadura por inmersión y hasl. El proceso consiste en sumergir primero el flujo en el pcb, luego sumergirlo en la soldadura fundida, y luego pasar entre los dos cuchillos de aire para soplar el exceso de soldadura en el PCB con aire comprimido caliente en el cuchillo de aire, eliminando al mismo tiempo el exceso de soldadura en el agujero metálico, obteniendo así un recubrimiento de soldadura brillante, plano y uniforme.

La ventaja más destacada del recubrimiento de soldadura hasl es que la composición del recubrimiento siempre se mantiene sin cambios, lo que puede proteger completamente el borde del pcb, y el espesor del recubrimiento se puede controlar a través de un cuchillo de aire. El recubrimiento y el cobre base se combinan entre sí y tienen una buena humectabilidad, soldabilidad y resistencia a la corrosión. Como reprocesamiento de los pcb, su calidad afecta directamente la apariencia, la resistencia a la corrosión de los PCB y la calidad de soldadura de los clientes. Cómo controlar el proceso es una preocupación para los fabricantes de pcb. A continuación, hablemos de algunas experiencias en el control de su control de proceso en el hasl vertical más utilizado.

Selección y aplicación de flujos

El flujo utilizado en el medidor de nivel de soldadura por aire caliente es un flujo especial. Su función en hasl es activar la superficie de cobre expuesta en el PCB y mejorar la humectabilidad de la soldadura en la superficie de cobre. Asegúrese de que la superficie del laminado no se sobrecaliente, proporcione protección a la soldadura durante el proceso de enfriamiento después de la nivelación, evite la oxidación de la soldadura y evite que la soldadura se adhiera a la capa de resistencia a la soldadura para evitar que la soldadura se puente entre las almohadillas. El flujo de desecho puede limpiar la superficie de la soldadura, y el óxido de la soldadura se expulsa junto con el flujo de desecho.

El flujo especial para el nivel de soldadura de aire caliente debe tener las siguientes características:

1. debe ser un flujo soluble en agua, biodegradable y no tóxico.

El flujo soluble en agua es fácil de limpiar y tiene pocos residuos en la superficie de la placa de pcb, lo que no forma contaminación iónica en la superficie de la placa de pcb. Después de la biodegradación, se puede descargar sin tratamiento especial, lo que cumple con los requisitos ambientales y reduce en gran medida el daño al cuerpo humano.

2. buena actividad

En cuanto a la actividad, es decir, la eliminación de la capa de óxido de la superficie de cobre y la mejora de las propiedades de humectabilidad de la soldadura en la superficie de cobre, generalmente se agrega un activado a la soldadura. A la hora de elegir, se debe tener en cuenta una buena actividad y una corrosión mínima del cobre para reducir la solubilización del cobre en la soldadura y reducir el daño del humo al equipo.

La actividad del flujo se refleja principalmente en la capacidad de carga de Estaño. Debido a que las sustancias activas utilizadas en varios flujos son diferentes, su actividad también es diferente. Flujo de alta actividad, almohadillas densas, parches y así sucesivamente en buen estaño; Por el contrario, la exposición del cobre a la superficie de la placa es fácil de producir, y la actividad de la sustancia activa también se refleja en el brillo y la integridad de la superficie del Estaño.

3. estabilidad térmica

Proteger el aceite verde y el sustrato de las altas temperaturas.

4. debe haber cierta viscosidad

Hasl requiere que el flujo tenga cierta viscosidad, lo que determina la fluidez del flujo. Para proteger completamente la superficie de la soldadura y el laminado, el flujo debe tener cierta viscosidad. Los flujos de baja viscosidad se adhieren fácilmente a la superficie de los laminados y son fáciles de puente en lugares densos como ic.

5. acidez adecuada

Los flujos de alta acidez se pelan fácilmente de los bordes de la capa de soldadura antes de pulverizar el pcb, y los residuos después de pulverizar la placa durante mucho tiempo pueden causar fácilmente ennegrecimiento y oxidación de la superficie del Estaño. El pH del flujo general es de 2,5 - 3,5, aproximadamente 5.

Otras propiedades se reflejan principalmente en el impacto en el operador y los costos operativos, como olores, sustancias altamente volátiles, humo, área de pintura unitaria, etc. el fabricante debe seleccionar de acuerdo con el experimento.

Durante el ensayo, se pueden probar y comparar las siguientes propiedades una por una.

1. planitud, brillo, si el agujero está bloqueado

2. actividad: seleccionar PCB SMD finos y densos y probar su capacidad de carga de Estaño.

3. los PCB deben aplicarse con flujo durante 30 minutos. Después de la limpieza, se debe usar cinta adhesiva para probar la descamación del aceite Verde.

4. coloque la placa de pulverización durante 30 minutos para probar si su superficie de estaño se vuelve negra.

5. residuos después de la limpieza

6. si los bits IC densos están conectados.

7. si el estaño cuelga en la parte posterior de la chapa (tablero de fibra de vidrio, etc.).

8. humo

9. volatilidad, tamaño del olor, necesidad de añadir diluyentes

10. si hay espuma al limpiar.

Control y selección de los parámetros del proceso de nivel de soldadura por aire caliente

Los parámetros del proceso hasl incluyen la temperatura de soldadura, el tiempo de inmersión, la presión del cuchillo de aire, la temperatura del cuchillo de aire, el ángulo del cuchillo de aire, el espaciamiento del cuchillo de aire y la velocidad de ascenso del pcb. A continuación se discutirá el impacto de estos parámetros de proceso en la calidad de los pcb.

1. tiempo de inmersión en estaño

El tiempo de inmersión en Estaño tiene mucho que ver con la calidad del recubrimiento de soldadura. Durante la soldadura por inmersión, el cobre y el Estaño de base en la soldadura forman una capa de compuesto metálico que forma el IMC y una capa de recubrimiento de soldadura en el conductor. El proceso anterior suele tardar entre 2 y 4 segundos, durante los cuales se pueden formar buenos compuestos intermetálicos. Cuanto más tiempo dure, más gruesa será la soldadura. Sin embargo, si el tiempo es demasiado largo, el sustrato del PCB se estratificará y el aceite verde se ampollará. Si el tiempo es demasiado corto, es fácil producir semiinmersión, lo que resulta en blanqueamiento local de la superficie de estaño y áspera superficie de Estaño.

2. temperatura del baño

La soldadura comúnmente utilizada para la temperatura de soldadura de PCB y componentes electrónicos es una aleación de plomo 37 / estaño 63, con un punto de fusión de 183 grados centígrados. Cuando la temperatura de la soldadura es de 183 a 221 grados celsius, la capacidad de formar compuestos intermetálicos con cobre es muy pequeña. A 221 grados centígrados, la soldadura entra en la zona de humectación, con un rango de 221 a 293 grados centígrados. Teniendo en cuenta que la placa es fácil de dañar a altas temperaturas, la temperatura de soldadura debe ser baja. El estudio encontró que, en teoría, 232 grados centígrados son la temperatura de soldadura más adecuada, mientras que en la práctica, unos 250 grados centígrados se pueden establecer a la temperatura óptima.

3. presión del cuchillo de aire

Después de la soldadura, hay demasiada soldadura en el pcb, y casi todos los agujeros metálicos están bloqueados por la soldadura. La función del cuchillo de viento es soplar el exceso de soldadura y guiar el agujero metálico sin reducir demasiado el diámetro del agujero metálico. La energía utilizada para lograrlo es proporcionada por la presión y el caudal del cuchillo de viento. Cuanto mayor sea la presión, más rápido será el flujo y más delgado será el espesor del recubrimiento de soldadura. Por lo tanto, la presión de la cuchilla es uno de los parámetros más importantes del nivel de soldadura de aire caliente (hasl). La presión general del cuchillo de aire es de 0,3 - 0,5 mpa.

La presión antes y después del cuchillo de aire generalmente se controla como grande antes y después, con una diferencia de presión de 0,05 mpa. De acuerdo con la distribución de la geometría de la superficie de la placa de circuito, la presión del cuchillo de aire delantero y trasero se puede ajustar adecuadamente para garantizar que la posición del IC sea plana y que el parche no tenga protuberancias. Los valores específicos se refieren a las instrucciones de fábrica de la máquina de pulverización de estaño de la fábrica.

4. temperatura del cuchillo de aire

El aire caliente del cuchillo de aire tiene poco impacto en los PCB y la presión del aire. Sin embargo, aumentar la temperatura en el cuchillo de aire ayuda a expandir el aire. Por lo tanto, cuando la presión es constante, aumentar la temperatura del aire puede proporcionar una mayor cantidad de aire y un flujo más rápido, generando así una mayor fuerza de nivelación. La temperatura del cuchillo de aire tiene un cierto impacto en la apariencia del recubrimiento de soldadura después del plano. Cuando la temperatura del cuchillo de aire es inferior a 93 grados celsius, la superficie del recubrimiento se oscurece. A medida que aumenta la temperatura del aire, el recubrimiento oscurecido tiende a disminuir. A 176 grados centígrados, la apariencia oscura desapareció por completo. Por lo tanto, la temperatura mínima del cuchillo de aire no debe ser inferior a 176 grados centígrados. En general, para obtener una buena planitud de la superficie de estaño, la temperatura del cuchillo de aire se puede controlar entre 300 y 400 grados centígrados.

5. espaciamiento de las hojas

Cuando el aire caliente de la hoja sale de la boquilla, el flujo se ralentiza, en proporción al cuadrado de la distancia entre las hojas. Por lo tanto, cuanto mayor sea la distancia, menor será la velocidad del aire y menor será la fuerza de nivelación. La distancia entre los cuchillos de aire es generalmente de 0,95 - 1,25 cm. La distancia entre los cuchillos de aire no debe ser demasiado pequeña, de lo contrario el aire producirá fricción en el pcb, lo que no es bueno para la superficie de la placa de circuito. La distancia entre las cuchillas superior e inferior generalmente se mantiene en unos 4 mm, lo que es demasiado grande para salpicar fácilmente soldadura.

6. ángulo de la hoja

El ángulo de la placa de soplado del cuchillo de aire afecta el espesor del recubrimiento de soldadura. Si el ángulo no se ajusta adecuadamente, el espesor de la soldadura a ambos lados del PCB será diferente, lo que también puede causar salpicaduras y ruido de la soldadura fundida. El ángulo de la mayoría de los cuchillos de aire delanteros y traseros se ajusta a 4 grados hacia abajo, ajustándose ligeramente de acuerdo con el tipo de placa específico y el ángulo de Distribución geométrica de la superficie de la placa.

7. velocidad al alza de los PCB

Otra variable asociada al nivel de soldadura por aire caliente (hasl) es la velocidad de paso entre las cuchillas, es decir, la velocidad de ascenso del cinta transportadora, que afecta el grosor de la soldadura. A una velocidad más lenta, hay más aire soplando en el pcb, por lo que la soldadura es muy delgada. Por el contrario, la soldadura es demasiado gruesa e incluso bloquea los agujeros.

8. temperatura y tiempo de precalentamiento

El objetivo del precalentamiento es aumentar la actividad del flujo y reducir el impacto térmico. La temperatura general de precalentamiento es de 343 grados centígrados. Cuando se precalienta durante 15 segundos, la temperatura de la superficie del PCB puede alcanzar unos 80 grados centígrados. Algunas capas de soldadura de aire caliente (hasl) no tienen proceso de calentamiento.

Uniformidad del espesor del recubrimiento de soldadura

El espesor de la soldadura aplicada al nivel de soldadura por aire caliente es básicamente uniforme. Sin embargo, a medida que cambian los factores geométricos de la línea de impresión, el efecto de nivelación del cuchillo de aire sobre la soldadura también cambiará, por lo que el espesor del recubrimiento de soldadura de hasl también cambiará. Por lo general, las líneas de impresión paralelas a la dirección plana tienen poca resistencia al aire y una gran fuerza de nivelación, por lo que el recubrimiento es más delgado. La línea de impresión perpendicular a la dirección plana tiene una gran resistencia al aire y un pequeño efecto de nivelación, por lo que el recubrimiento es más grueso y el recubrimiento de soldadura en el agujero metálico no es uniforme. Debido a que la soldadura se encuentra en un entorno dinámico de alta presión y alta temperatura tan pronto como se levanta del horno de estaño de alta temperatura, es difícil obtener una superficie de estaño completamente uniforme y plana. Sin embargo, se puede hacer lo más plano posible ajustando los parámetros.

1. selección de flujos activos y soldadura

El flujo es el principal factor que afecta la planitud de la superficie del Estaño. Con un buen flujo activo se puede obtener una superficie de estaño relativamente plana, brillante y completa.

La soldadura debe ser de aleación de plomo - Estaño de alta pureza y flotar regularmente en cobre para garantizar que su contenido de cobre sea inferior al 0,03%. Para más detalles, consulte la carga de trabajo y los resultados de las pruebas.

2. ajuste del equipo

El cuchillo de aire es un factor directo para ajustar la planitud de la superficie del Estaño. El ángulo del cuchillo de aire, los cambios en la presión y la diferencia de presión del cuchillo de aire antes y después, la temperatura del cuchillo de aire, el espaciamiento del cuchillo de aire (distancia vertical, distancia horizontal) y la velocidad de elevación tendrán un gran impacto en la superficie de la placa. Para diferentes tipos de placas, los valores de los parámetros son diferentes. Algunas máquinas de pulverización de estaño tecnológicamente avanzadas están equipadas con microcomputadoras que almacenan parámetros de varios tipos de placas en computadoras para ajustes automáticos.

Los cuchillos de aire y las guías deben limpiarse regularmente. Los residuos de la brecha del cuchillo de aire deben limpiarse cada dos horas. Cuando la producción es grande, la densidad de limpieza debe aumentar.

3. preprocesamiento

El tratamiento de micro - grabado también tiene un gran impacto en la planitud de la superficie del Estaño. Si la profundidad del micro - grabado es demasiado baja, es difícil que el cobre y el estaño formen compuestos de cobre y estaño en la superficie, lo que resulta en una superficie áspera de estaño local; Los malos estabilizadores en la solución de micro - grabado pueden causar una velocidad de grabado de cobre demasiado rápida y desigual, y una superficie de estaño desigual. Por lo general, se recomienda el uso del sistema aps.

Para algunos tipos de placas, a veces es necesario pretratamiento de la bandeja de horno, lo que también puede tener un cierto impacto en la nivelación del Estaño.

4. control de preprocesamiento

Debido a que el nivel de soldadura por aire caliente (hasl) es el último tratamiento, muchos procesos anteriores tienen un cierto impacto en él, como la mala carga de estaño debido a la evolución poco limpia. El fortalecimiento del control de los procesos anteriores puede reducir considerablemente el problema del nivel de soldadura por aire caliente (hasl).

Aunque el espesor del recubrimiento de soldadura del hasl mencionado anteriormente es desigual, se pueden cumplir los requisitos de mil - STD - 275d.