Technologie PCBA - Rôle de l'humidité dans le processus de fabrication de PCBA

L'humidité joue un rôle clé dans le processus de fabrication de PCBA. 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.

Effets de l'humidité pendant la fabrication de PCBA

L'humidité a de nombreux effets sur la fabrication de PCBA. 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.

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.

Lorsque l'humidité relative est d'environ 20% HR, une seule couche de liaisons hydrogène de molécules d'eau est présente sur le substrat PCB et les Plots PCB, qui sont collées 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.

Influence de l'humidité dans la fabrication de PCBA À mesure que le niveau d'humidité relative RH associé au point de rosée augmente, les Plots métalliques (cuivre) absorbent plus d'humidité et traversent même l'OSP pour former une couche polymoléculaire (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 une surface étanche atteint une masse critique, cela peut entraîner 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

Effet de l'humidité pendant la fabrication de PCBA. En fait, la pâte à souder a un processus similaire à celui des matériaux de revêtement tels que les peintures. Le plus de flux possible doit être collé à la surface du substrat pour libérer efficacement la pâte de soudure de l'ouverture du gabarit. 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 degrés Celsius, nous pouvons donc supposer que le substrat absorbera 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 supérieure à 60% HR, nous aurons une température de 2 degrés Celsius, ce qui ne sera pas du tout conforme aux exigences des spécifications ASTM / ISO pour les revêtements. Parce que le substrat est trop humide. Un bon réglage optimisé devrait être de 5°C au - dessus du point de rosée.

Effet de l'humidité dans les mesures de l'atelier de fabrication PCBA

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) plus faible, ce qui entraînera une mauvaise libération de la pâte à souder à l'ouverture du gabarit.

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 largement inférieur au pire scénario (60 à 65% HR) mesuré en atelier. 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 de Dyne est passée 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.