Technologie PCB - Effet de l'humidité pendant l'usinage PCBA

L'humidité joue souvent un rôle clé dans le processus de fabrication du PCBA. Cet article traite principalement de l'influence de la température sur l'usinage PCBA. Trop bas peut causer des articles à sécher, ESD augmente, les niveaux de poussière seront plus élevés, les ouvertures de pochoir sont plus susceptibles d'être bouchées et les pochoirs s'usent. Augmenter, il a été prouvé que l'humidité est trop faible, n'affecte pas directement et réduit 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. Les surfaces poreuses ou hygroscopiques (époxy, plastique, flux de soudure, etc.) sur les plastiques organiques, telles que les couches hygroscopiques, ont tendance à absorber ces couches. Même si la température de surface est inférieure au point de rosée (condensation), aucune surface contenant de l'humidité n'est visible à la surface du matériau. Couche absorbante. 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 absorbantes monomoléculaires est proche de 20 couches, l'humidité absorbée par ces couches absorbantes mécaniques monomoléculaires finira par provoquer une défaillance 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. L'humidité affecte le processus de fabrication. L'humidité a de nombreux effets sur l'industrie manufacturière. En général, l'humidité est invisible (à l'exception de l'augmentation du poids), mais elle entraîne des conséquences telles que les pores, les vides, les éclaboussures de soudure, les billes de soudure et le remplissage des vides par le fond, etc. 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'adhérence (bulles sous le revêtement, etc.). Dans l'industrie du revêtement métallique, le point de rosée peut être utilisé pour assurer L'adhérence du revêtement au 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 l'hygroscopicité et l'humidité relative RH et le point de rosée lorsque l'humidité relative est d'environ 20% RH, les molécules d'eau ont une seule couche de liaisons hydrogène sur le substrat et le substrat et 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.

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 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.

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.

Test du point de rosée (valeur Dyne)

Lorsque l'humidité augmente (> 50% HR), la température de surface des substrats PCBA se situe entre 4 et 5 degrés Celsius près de la température du point de rosée et toutes les surfaces des substrats présentent une mauvaise mouillabilité. 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 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.