L'actualité PCB - Quel est l'effet de l'humidité sur la fabrication de PCBA

Quel est l'impact de l'humidité sur la fabrication de PCBA À l'heure actuelle, les exigences nationales en matière de protection de l'environnement sont de plus en plus élevées et les efforts en matière de gouvernance des liens ont également été intensifiés. C'est à la fois un défi et une opportunité pour les usines de PCB. Si l'usine de PCB est déterminée à résoudre le problème de la pollution de l'environnement, les produits de carte de circuit imprimé flexible FPC peuvent être à l'avant - garde du marché et l'usine de PCB peut avoir l'occasion de se développer à nouveau. L'humidité joue un rôle clé dans le processus de fabrication. Trop bas peut entraîner un séchage, une augmentation de l'ESD, des niveaux de poussière élevés, des ouvertures de coffrage plus susceptibles de se boucher et une usure du coffrage. Il s'avère qu'une humidité trop faible affecte et réduit directement la capacité de production. Trop élevé peut conduire à un matériau humide et absorbant l'eau, ce qui entraîne une stratification, un effet Popcorn et des boules de soudure. L'humidité réduit également la valeur de TG du matériau et augmente le gauchissement dynamique pendant le soudage à reflux.

Introduction à la mouillabilité de surface

Couche hygroscopique sur métal, etc.

Presque toutes les surfaces solides (telles que le métal, le verre, la céramique, le silicium, etc.) ont une couche hygroscopique (monocouche ou multimoléculaire) qui devient visible lorsque la température de la surface est égale à la température du point de rosée de l'air ambiant (en fonction de la température, de l'humidité et de la pression atmosphérique). La force de frottement entre le métal et le métal augmente avec la diminution de l'humidité. À une humidité relative de 20% HR et moins, la force de frottement est 1,5 fois supérieure à celle d'une humidité relative de 80% HR.

Couche hygroscopique sur plastique organique, etc.

Les surfaces poreuses ou hygroscopiques (époxy, plastique, flux de soudure, etc.) ont tendance à absorber ces couches absorbantes. Même si la température de surface est inférieure au point de rosée (condensation), aucune couche absorbante contenant de l'humidité n'est visible à la surface du matériau.

C'est l'eau des couches absorbantes d'eau monomoléculaires sur ces surfaces qui pénètre dans les dispositifs encapsulés en plastique (MSD). Lorsque l'épaisseur des couches monomoléculaires absorbantes d'eau est proche de 20 couches, l'humidité absorbée par ces couches monomoléculaires absorbantes d'eau mécanique finira par provoquer des défaillances lors du soudage à reflux. Effet popcorn.

Selon IPC - STD - 020, l'exposition de l'équipement d'emballage en plastique dans un environnement humide doit être contrôlée

Influence de l'humidité pendant la fabrication

L'humidité a de nombreux effets sur la fabrication. En général, l'humidité est invisible (à l'exception du gain de poids), mais les conséquences sont les pores, les vides, les éclaboussures de soudure, les billes de soudure et le remplissage des vides par le fond.

Pour tout processus, la pire condition d'humidité est la condensation de l'humidité. Il est nécessaire de s'assurer que l'humidité à la surface du substrat est contrôlée dans les limites permises sans affecter négativement le matériau ou le processus.

Portée de contrôle autorisée?

Dans presque tous les procédés de revêtement (spin Coating, Masquage et revêtement métallique dans la fabrication de semi - conducteurs en silicium), une mesure acceptable est le contrôle du point de rosée correspondent à la température du substrat. Cependant, les préoccupations environnementales n'ont jamais été prises en compte par l'industrie de la fabrication d'assemblages de substrats. Un sujet de préoccupation (bien que nous ayons publié des directives sur le contrôle environnemental et divers paramètres que les équipes de consommateurs du monde entier devraient contrôler).

Alors que les processus de fabrication de dispositifs évoluent vers des caractéristiques fonctionnelles plus fines, des composants plus petits et des substrats plus denses rapprochent les exigences de nos processus des exigences environnementales des industries de la microélectronique et des semi - conducteurs.

Nous connaissons déjà les problèmes de contrôle des poussières et les problèmes qu'ils posent aux équipements et aux processus. Nous devons maintenant savoir que les niveaux d'humidité élevés sur les composants et les substrats (IPC - STD - 020) entraînent une dégradation des propriétés des matériaux, des problèmes de processus et de fiabilité.

Nous avons poussé certains fabricants d'équipements à contrôler l'environnement dans leurs équipements et les matériaux préparés par les fournisseurs de matériaux peuvent être utilisés dans des environnements plus difficiles. Jusqu'à présent, nous avons constaté que l'humidité peut causer des problèmes avec la pâte à souder, le pochoir, le matériau de remplissage du fond, etc.

Généralement, un revêtement tel qu'une pâte à souder est formé par mise en suspension d'un solide dans un solvant, de l'eau ou un mélange de solvants. La fonction principale de ces liquides appliqués sur un substrat métallique est d'assurer l'adhérence et le collage sur les surfaces métalliques. Cependant, si la surface métallique est proche du point de rosée ambiant, l'eau peut se condenser. Elle peut se condenser partiellement et l'humidité sous la pâte à souder peut causer des problèmes d'adhésion (bulles sous le revêtement, etc.).

Dans l'industrie du revêtement métallique, le point de rosée peut être utilisé pour assurer l'adhérence du revêtement sur un substrat métallique.

Fondamentalement, l'instrument mesure avec précision le niveau d'humidité sur ou autour du substrat métallique et calcule le point de rosée, compare ce résultat à la température de la surface du substrat de la pièce testée, puis calcule la température entre la température du substrat et le point de rosée, si la température est inférieure à 3½ 5 degrés Celsius, aucune pièce ne peut être enduite, Et en raison de la mauvaise adhérence entraînera des vides.

Relation entre hygroscopicité et humidité relative RH et point de rosée

Lorsque l'humidité relative est d'environ 20% HR, il y a une couche de liaisons hydrogène de molécules d'eau sur le substrat et les Plots qui se lient à la surface (non visible). Les molécules d'eau ne bougent pas. Dans cet état, l'eau est inoffensive et bénigne, même par ses propriétés électriques. Selon les conditions de stockage du substrat en atelier, certains problèmes de séchage peuvent survenir. À ce stade, l'humidité de la surface échange de l'humidité et s'évapore pour maintenir une monocouche constante.

La formation ultérieure de la monocouche dépend de l'absorption d'eau à la surface du substrat. La résine époxy, le flux et l'OSP sont tous très absorbants, mais les surfaces métalliques ne le sont pas.

À mesure que le niveau d'humidité relative RH associé au point de rosée augmente, le tapis métallique (cuivre) absorbera plus d'humidité et traversera même l'OSP pour former une couche multimoléculaire (multicouche). La clé est que de grandes quantités d'eau s'accumulent dans la couche 20 et au - dessus de la couche unique, que les électrons peuvent circuler et que, en raison de la présence de contaminants, des dendrites ou des CAF se formeront. Une surface poreuse telle qu'un substrat est susceptible d'absorber de grandes quantités d'eau lorsqu'elle est proche de la température de point de rosée (point de rosée / condensation) et une surface hydrophile absorbera de grandes quantités d'eau lorsqu'elle est inférieure à la température de point de rosée. Pour notre processus d'assemblage électronique, lorsque l'humidité absorbée par la surface adhésive atteint une masse critique, elle entraîne des problèmes tels que la baisse de l'efficacité du flux, l'échappement lors du remplissage du fond et du soudage par reflux, et une mauvaise libération de la pâte à souder lors de l'impression au pochoir.

Pâte à souder

En fait, la pâte à souder a un processus similaire à celui des matériaux de revêtement tels que les peintures. Pour libérer efficacement la pâte de soudure de l'ouverture du gabarit, il est nécessaire d'adhérer autant de flux que possible à la surface du substrat. La proximité du point de rosée de la pâte à souder avec l'environnement environnant réduit la force adhésive, ce qui entraîne une mauvaise libération de la pâte à souder.

La température de l'air de l'unité ECU doit, dans la mesure du possible, suivre les règles de revêtement métallique relatives au point de rosée, c'est - à - dire que pour les revêtements métalliques tels que l'or ou l'étain, la température du substrat ne doit pas dépasser la température du point de rosée de 4 ± 1 °C. Pour les surfaces poreuses / hydrophiles telles que OSP, la température minimale que nous demandons doit être de 5 degrés Celsius.

Configuration de la presse dek

Dans l'atelier, la température réellement réglée par dek ECU est de 26 degrés Celsius. L'humidité relative de l'environnement interne est de 45% HR et la température du point de rosée du substrat calculée dans l'environnement interne est de 15 degrés Celsius. La température du substrat la plus froide enregistrée avant l'entrée dans la presse à sérigraphie est de 19 degrés Celsius et Isla T (différence entre la température du substrat et le point de rosée) est de (19 degrés Celsius - 15 degrés Celsius) 4 degrés Celsius, ne respectant que les limites inférieures des spécifications ASTM et ISO pour Le revêtement de sécurité des métaux (minimum 4 ± 1 degrés Celsius), mais les opérations de production sur site peuvent échouer. Les spécifications de revêtement de surface poreux exigent que la température du substrat soit supérieure à 5 ° C, nous pouvons donc supposer que le substrat absorbe l'humidité.

Si nous plaçons des substrats froids (19 degrés Celsius) sur d'autres équipements, tels que les équipements Fuji, où l'humidité de l'atelier est > 60% HR, nous aurons une température de 2 degrés Celsius, ce qui ne sera pas du tout conforme aux exigences des spécifications de revêtement ASTM / ISO. Parce que le substrat est trop humide. Un bon réglage optimisé devrait être de 5°C au - dessus du point de rosée.

Mesure en atelier

L'humidité absorbée à la surface du substrat dépend de la température de surface, de la température de l'air ambiant et de l'humidité relative (point de rosée). Lorsque la température du substrat est proche du point de rosée, les Plots sont humides en raison de la formation d'une couche d'eau polymoléculaire épaisse, ce qui entraînera une adhérence de la pâte à souder, etc. (viscosité) faible, entraînant une mauvaise libération de la pâte à souder dans l'ouverture du coffrage.

Voici les températures critiques calculées en fonction des différentes plages de température et d'humidité de la situation de l'atelier. Trois températures de substrat de 19°C, 20°C et 21°c ont été enregistrées. La figure 1 montre la plage d'humidité et de température de l'atelier de sécurité pour éviter l'absorption d'humidité (l'environnement interne de l'appareil de mesure est nécessaire).

Plus la température du substrat est élevée, moins l'environnement de l'atelier est exigeant.

Test du point de rosée (valeur Dyne)

Lorsque l'humidité augmente (> 50% HR), la température de surface des substrats de PCB se situe entre 4 et 5 degrés Celsius près de la température du point de rosée et la mouillabilité de toutes les surfaces des substrats est médiocre. Nous avons conçu un test avec un taux d'humidité relative intérieure de 43% HR, qui est fondamentalement beaucoup plus faible que le pire scénario dans un atelier réel (60 à 65% HR). L'effet de l'humidité sur le processus est très commun. Nous avons effectué un test en plaçant un substrat propre dans le réfrigérateur de l'atelier pendant une demi - heure jusqu'à ce qu'il refroidisse à la température de point de rosée requise pour un atelier à faible humidité. Lorsque testé avec un stylo Dyne, la valeur Dyne a été réduite de > 40 Dynes à 37 Dynes. Parce que c'est suffisant pour expliquer l'effet de l'humidité sur le processus, à haute humidité et à température ambiante, l'effet sera plus important et la valeur Dyne diminuera certainement plus fortement.