Blogue PCB - Processus de nivellement de soudure à air chaud hasl pour PCB

Hasl = technologie de soudage horizontal à l'air chaud est une technologie relativement mature à l'heure actuelle, mais sa qualité est difficile à contrôler et à stabiliser en raison de son processus dans un environnement dynamique de températures élevées et de pressions élevées. Cet article présentera quelques expériences avec le contrôle de processus de niveau de soudure à air chaud (hasl).

Hasl Weld Coating Hal est un procédé de post - traitement largement utilisé dans les usines de cartes de circuits imprimés ces dernières années. C'est en fait le processus de revêtement d'une soudure eutectique dans les trous métallisés des circuits imprimés et des lignes d'impression en combinant le soudage au trempé et hasl. Le processus consiste à plonger le flux de soudure d'abord sur le PCB, puis dans la soudure fondue, puis à passer entre deux lames d'air et à souffler l'excès de soudure sur le PCB avec de l'air comprimé chaud dans les lames d'air, tout en éliminant l'excès de soudure dans les trous métalliques, ce qui permet d'obtenir un revêtement de soudure brillant, plat et uniforme.

L'avantage le plus important du revêtement de soudure hasl est que la composition du revêtement reste toujours la même, que les bords du PCB peuvent être entièrement protégés et que l'épaisseur du revêtement peut être contrôlée par un couteau à air. Le revêtement et le cuivre de base sont liés l'un à l'autre avec une bonne mouillabilité, soudabilité et résistance à la corrosion. En tant que post - traitement du PCB, sa qualité affecte directement l'apparence du PCB, sa résistance à la corrosion et la qualité de soudage du client. Comment contrôler le processus est une préoccupation pour les fabricants de PCB. Ensuite, parlons de quelques - unes des expériences de contrôle de ses processus sur le hasl vertical le plus largement utilisé.

Sélection et application des flux

Le flux utilisé dans les niveaux de soudage à air chaud est un flux spécial. Son rôle dans hasl est d'activer la surface de cuivre exposée sur le PCB et d'améliorer la mouillabilité de la soudure sur la surface de cuivre. Assurez - vous que la surface du stratifié n'est pas surchauffée, fournissez une protection à la soudure pendant le processus de refroidissement après le nivellement, Empêchez l'oxydation de la soudure, empêchez la soudure de coller sur la couche de soudure d'arrêt pour empêcher la soudure de pontage entre les Plots. Le flux usé peut nettoyer la surface de la soudure et l'oxyde de soudure est évacué avec le flux usé.

Le flux spécial de niveau liquide de soudure à air chaud doit présenter les caractéristiques suivantes:

1. Doit être un flux soluble dans l'eau, biodégradable et non toxique.

Le flux soluble dans l'eau est facile à nettoyer, il y a moins de résidus sur la surface de la carte PCB et ne formera pas de contamination ionique sur la surface de la carte PCB. Après biodégradation peut être libéré sans traitement spécial, répond aux exigences de protection de l'environnement, réduit considérablement les risques pour le corps humain.

2. Bonne activité

Quant à l'activité, c'est - à - dire les propriétés d'élimination de la couche d'oxyde superficielle de cuivre et d'amélioration de la mouillabilité de la soudure à la surface du cuivre, un activateur est généralement ajouté à la soudure. Lors du choix, une bonne activité et une corrosion minimale du cuivre doivent être prises en compte pour réduire la solubilité du cuivre dans la soudure et réduire les dommages causés à l'équipement par la fumée.

L'activité du flux se reflète principalement dans la capacité de charge de l'étain. Parce que les différents flux utilisent des substances actives différentes, leur activité est également différente. Flux de haute activité, bon étain sur les tampons denses, les patchs, etc.; Inversement, l'exposition du cuivre à la surface de la plaque se produit facilement et l'activité de la substance active se reflète également dans la brillance et la planéité de la surface de l'étain.

3. Stabilité thermique

Protège l'huile verte et le substrat contre les températures élevées.

4. Il doit y avoir une certaine viscosité

Hasl exige que le flux ait une certaine viscosité, ce qui détermine la fluidité du flux. Pour protéger complètement la surface de la soudure et du stratifié, le flux doit avoir une certaine viscosité. Le flux de faible viscosité adhère facilement à la surface du stratifié et est facilement ponté dans des endroits denses tels que les IC.

5. Acidité appropriée

Le flux à haute acidité s'écaille facilement des bords de la couche de soudure avant de pulvériser le PCB, et les résidus après une longue période de pulvérisation de la plaque peuvent facilement entraîner un noircissement et une oxydation de la surface de l'étain. Le pH du flux général est de 2,5 à 3,5, soit environ 5.

D'autres performances se reflètent principalement dans l'impact sur le personnel d'exploitation et les coûts d'exploitation, tels que les odeurs nauséabondes, les substances hautement volatiles, les fumées importantes, les surfaces peintes unitaires, etc. le fabricant doit choisir en fonction de l'expérience.

Au cours de l'essai, les performances suivantes peuvent être testées et comparées une par une

1. Planéité, luminosité, si les trous sont bloqués

2. Activité: Choisissez un PCB SMD fin et dense et testez sa capacité de charge en étain.

3. Le PCB doit être enduit de flux pendant 30 minutes. Après le nettoyage, le ruban adhésif doit être utilisé pour tester l'écaillage de l'huile verte.

4. Laissez la plaque de pulvérisation pendant 30 minutes pour tester si sa surface d'étain devient noire.

5. Résidus après nettoyage

6. Si le BIT IC dense est connecté.

7. Si l'étain est accroché à l'arrière du placage (panneau de fibre de verre, etc.).

8. Fumée

9. Volatilité, taille de l'odeur, si besoin d'ajouter un diluant

10. S'il y a de la mousse lors du nettoyage.

Contrôle et sélection des paramètres de processus de niveau de soudure à air chaud

Les paramètres du processus hasl comprennent la température de soudure, le temps d'immersion, la pression du couteau à air, la température du couteau à air, l'angle du couteau à air, l'espacement du couteau à air et la vitesse de montée du PCB. L'impact de ces paramètres de processus sur la qualité du PCB est discuté ci - dessous.

1. Temps de trempage

Le temps de trempage de l'étain a beaucoup à voir avec la qualité du revêtement de soudure. Lors du soudage par immersion, le cuivre de base et l'étain dans la soudure forment une couche de composé métallique formant IMC et un revêtement de soudure sur le conducteur. Le processus ci - dessus prend généralement 2 à 4 secondes, au cours desquelles de bons composés intermétalliques peuvent se former. Plus le temps passe, plus la soudure est épaisse. Cependant, si cela prend trop de temps, le substrat du PCB se superpose et l'huile verte moussera. Si le temps est trop court, il est facile de produire une demi - immersion, ce qui entraîne un blancheur local de la surface de l'étain et une rugosité de la surface de l'étain.

2. Température du bain

La soudure généralement utilisée pour la température de soudage des PCB et des composants électroniques est un alliage plomb 37 / étain 63 dont le point de fusion est de 183 degrés Celsius. La capacité de former des composés intermétalliques avec le cuivre est très faible lorsque la température de la soudure est de 183 ° C - 221 ° c. À 221 ° C, la soudure entre dans la zone de mouillage, allant de 221 ° C à 293 ° c. Étant donné que la plaque est facilement endommagée à haute température, la température de la soudure doit être faible. L'étude a révélé que, en théorie, 232 degrés Celsius est la température la plus appropriée pour la soudure, alors qu'en pratique, environ 250 degrés Celsius peuvent être réglés comme température optimale.

3. Pression du couteau à air

Il y a tellement de soudure sur le PCB après le soudage au trempé que presque tous les trous métallisés sont bloqués par la soudure. La fonction du couteau à vent est de souffler l'excès de soudure et de guider le trou métallisé sans trop réduire le diamètre du trou métallisé. L'énergie utilisée pour ce faire est fournie par la pression et le débit du couteau à vent. Plus la pression est élevée, plus le débit est rapide et plus l'épaisseur du revêtement de soudure est mince. La pression de la lame est donc l'un des paramètres les plus importants du niveau de soudure à air chaud (hasl). La pression générale de lame d'air est 0.3-0.5mpa

La pression avant et arrière du couteau à air est généralement contrôlée à l'avant et à l'arrière, la différence de pression est de 0,05 MPa. Selon la distribution de la géométrie de la surface de la carte, la pression de lame d'air avant et arrière peut être ajustée de manière appropriée, assurant que la position de l'IC est plate et que le patch n'a pas de bosse. Veuillez vous référer aux instructions d'usine de cette machine de pulvérisation d'étain d'usine pour les valeurs spécifiques.

4. Température du couteau à air

L'air chaud du couteau à air a peu d'effet sur le PCB et la pression d'air. Cependant, augmenter la température dans le couteau à air peut aider à gonfler l'air. Ainsi, lorsque la pression est constante, l'augmentation de la température de l'air peut fournir une plus grande quantité d'air et un débit plus rapide, ce qui entraîne une plus grande force de nivellement. La température du couteau à air a une certaine influence sur l'apparence du revêtement de soudure après aplatissement. Lorsque la température du couteau à air tombe en dessous de 93 degrés Celsius, la surface du revêtement devient sombre. À mesure que la température de l'air augmente, les revêtements sombres ont tendance à diminuer. À 176 degrés Celsius, l'aspect sombre a complètement disparu. Par conséquent, la température minimale du couteau à air ne doit pas être inférieure à 176 degrés Celsius. En général, pour obtenir une bonne planéité de surface de l'étain, la température du couteau à air peut être contrôlée entre 300 et 400 degrés Celsius.

5. Espacement des lames

Lorsque l'air chaud dans les aubes quitte la tuyère, le débit ralentit et le degré de ralentissement est proportionnel au carré de l'espacement des aubes. Par conséquent, plus l'espacement est grand, plus la vitesse de l'air est faible et plus la force de nivellement est faible. L'espacement des lames d'air est généralement de 0,95 à 1,25 cm. L'espacement des lames d'air ne doit pas être trop petit, sinon l'air va créer un frottement sur le PCB, ce qui est mauvais pour la surface de la carte. La distance entre les lames supérieures et inférieures est généralement maintenue à environ 4 mm, trop grande et facile à éclabousser la soudure.

6. Angle de lame

L'angle de la lame de soufflage du couteau à air affecte l'épaisseur du revêtement de soudure. Si l'angle n'est pas ajusté correctement, l'épaisseur de la soudure sera différente des deux côtés du PCB, ce qui peut également entraîner des éclaboussures de soudure fondue et du bruit. L'angle de la plupart des lames d'air avant et arrière est ajusté vers le bas à 4 degrés, légèrement ajusté en fonction du type de plaque spécifique et de l'angle de distribution géométrique de la surface de la plaque.

7. Vitesse ascendante du PCB

Une autre variable liée au niveau de soudure à air chaud (hasl) est la vitesse de passage entre les lames, c'est - à - dire la vitesse de montée du convoyeur, qui affecte l'épaisseur de la soudure. La vitesse est plus lente et il y a plus de soufflage d'air sur le PCB, donc la soudure est mince. Au lieu de cela, la soudure est trop épaisse et obstrue même les trous.

8. Température et temps de préchauffage

Le but du préchauffage est d'améliorer l'activité du flux et de réduire les chocs thermiques. La température de préchauffage générale est de 343 degrés Celsius. Lorsqu'il est préchauffé pendant 15 secondes, la température de surface du PCB peut atteindre environ 80 degrés Celsius. Certaines couches de soudure à air chaud (hasl) n’ont pas de processus de préchauffage.

Uniformité de l'épaisseur du revêtement de soudure

L'épaisseur de la soudure appliquée au niveau du soudage à air chaud est sensiblement uniforme. Cependant, à mesure que les facteurs géométriques de la ligne imprimée changent, l'effet de nivellement du couteau à air sur la soudure change également, de sorte que l'épaisseur du revêtement de soudure du hasl change également. En général, les lignes d'impression parallèles à la direction de planage ont peu de résistance à l'air et une grande force de planage, de sorte que le revêtement est plus mince. Les lignes d'impression perpendiculaires à la direction de planage ont une grande résistance à l'air et un faible effet de planage, de sorte que le revêtement est plus épais et que le revêtement de soudure dans les trous métallisés n'est pas uniforme. Étant donné que la soudure se trouve dans un environnement dynamique de haute pression et de haute température dès sa sortie du four à étain haute température, il est difficile d'obtenir une surface d'étain parfaitement homogène et plane. Cependant, il est possible de le rendre aussi plat que possible en ajustant les paramètres.

1. Choisissez le flux actif et la soudure

Le flux de soudure est le principal facteur qui affecte la planéité de la surface de l'étain. L'utilisation d'un bon flux actif permet d'obtenir une surface d'étain relativement plane, brillante et complète.

La soudure doit choisir un alliage plomb - étain de haute pureté et subir un traitement de flottaison de cuivre régulier pour s'assurer que sa teneur en cuivre est inférieure à 0,03%. Voir la charge de travail et les résultats des tests pour plus de détails.

2. Ajustement de l'équipement

Le couteau à air est un facteur direct pour ajuster la planéité de la surface de l'étain. L'angle du couteau d'air, les variations de pression et de pression différentielle avant et arrière, la température du couteau d'air, l'espacement du couteau d'air (distance verticale, distance horizontale) et la vitesse de levage peuvent tous avoir un impact important sur la surface de la feuille. Pour différents types de plaques, les valeurs des paramètres sont différentes. Certaines machines de pulvérisation d'étain technologiquement avancées sont équipées de micro - ordinateurs qui stockent les paramètres de différents types de plaques dans l'ordinateur pour un ajustement automatique.

Les lames d'air et les guides doivent être nettoyés régulièrement. Les résidus de dégagement du couteau à air doivent être nettoyés toutes les deux heures. Lorsque le rendement est élevé, la densité de nettoyage doit être augmentée.

3. Prétraitement

Le traitement de microgravure a également une grande influence sur la planéité de la surface de l'étain. Si la profondeur de la micro - gravure est trop faible, le cuivre et l'étain peuvent difficilement former un composé cuivre - étain en surface, ce qui entraîne une rugosité de la surface locale de l'étain; Un mauvais stabilisant dans la solution de microgravure peut entraîner une gravure du cuivre trop rapide et inégale, et une surface d'étain inégale. Un système APS est généralement recommandé.

Pour certains types de plaques, un prétraitement de la plaque de cuisson est parfois nécessaire, ce qui peut également avoir un certain impact sur le nivellement de l'étain.

4. Contrôle de prétraitement

Étant donné que le niveau de soudure à air chaud (hasl) est le dernier traitement, de nombreux processus antérieurs peuvent avoir un certain impact sur celui - ci, par exemple une mauvaise charge en étain due à un développement non propre. Un contrôle accru du processus précédent peut réduire considérablement les problèmes de niveau de soudage à l'air chaud (hasl).

Bien que l'épaisseur du revêtement de soudure de hasl ci - dessus ne soit pas uniforme, il peut répondre aux exigences de mil - STD - 275d.