Notizie PCB - Qual è l'effetto dell'umidità nella produzione di PCBA

Qual è l'effetto dell'umidità nella produzione di PCBA Attualmente, il paese ha requisiti sempre più elevati per la protezione ambientale e maggiori sforzi nella governance dei collegamenti. Questa è una sfida ma anche un'opportunità per le fabbriche di PCB. Se la fabbrica di PCB è determinata a risolvere il problema dell'inquinamento ambientale, i prodotti del circuito stampato flessibile FPC possono essere in prima linea sul mercato e la fabbrica di PCB può avere l'opportunità di svilupparsi di nuovo. L'umidità gioca un ruolo chiave nel processo di produzione. Troppo basso si tradurrà in cose asciutte, aumento ESD, livelli di polvere più elevati, aperture dei modelli sono più probabili di essere bloccate e usura dei modelli. È stato dimostrato che l'umidità troppo bassa influisce direttamente e riduce la capacità produttiva. Troppo alto causerà l'umidità del materiale e l'assorbimento dell'acqua, causando delaminazione, effetto popcorn e palline di saldatura. L'umidità riduce anche il valore Tg del materiale e aumenta la deformazione dinamica durante la saldatura a riflusso.

Introduzione all'umidità superficiale

Strato assorbente dell'umidità su metallo, ecc.

Quasi tutte le superfici solide (come metalli, vetro, ceramica, silicio, ecc.) hanno uno strato assorbente dell'umidità (monostrato o strato multi-molecolare), quando la temperatura superficiale è uguale alla temperatura del punto di rugiada dell'aria circostante (a seconda della temperatura, umidità e pressione dell'aria), Questo strato assorbente dell'acqua umida diventa lo strato visibile. La forza di attrito del metallo al metallo aumenta con la diminuzione dell'umidità. Ad un'umidità relativa del 20% RH e inferiore, la forza di attrito è 1,5 volte superiore a quella ad un'umidità relativa dell'80% RH.

Strato assorbente dell'umidità su plastica organica, ecc.

Le superfici porose o assorbenti dell'umidità (epossidica, plastica, flusso, ecc.) tendono ad assorbire questi strati assorbenti dell'acqua. Anche quando la temperatura superficiale è inferiore al punto di rugiada (condensa), lo strato assorbente dell'acqua contenente umidità non può essere visto sulla superficie del materiale.

È l'acqua nello strato monomolecolare che assorbe acqua su queste superfici che penetra nel dispositivo incapsulato di plastica (MSD). Quando lo strato monomolecolare assorbente dell'acqua è vicino a 20 strati di spessore, l'umidità assorbita da questi strati monomolecolari assorbenti dell'acqua causerà infine il guasto durante la saldatura a riflusso. Effetto popcorn.

Secondo IPC-STD-020, l'esposizione dei dispositivi confezionati in plastica in un ambiente umido dovrebbe essere controllata

Influenza dell'umidità nel processo produttivo

L'umidità ha molti effetti sulla produzione. In generale, l'umidità è invisibile (ad eccezione dell'aumento di peso), ma le conseguenze sono pori, vuoti, schizzi di saldatura, sfere di saldatura e vuoti di riempimento insufficiente.

Per qualsiasi processo, la peggiore condizione di umidità è la condensa di umidità. È necessario garantire che l'umidità sulla superficie del substrato sia controllata entro l'intervallo ammissibile senza influire negativamente sul materiale o sul processo.

La portata di controllo consentita?

In quasi tutti i processi di rivestimento (spin coating, maschera e rivestimento metallico nella produzione di semiconduttori di silicio), la misura accettata è quella di controllare il punto di rugiada corrispondente alla temperatura del substrato. Tuttavia, l'industria manifatturiera dell'assemblaggio del substrato non ha mai considerato le questioni ambientali. Un tema degno di attenzione (anche se abbiamo pubblicato linee guida per il controllo ambientale e vari parametri che dovrebbero essere controllati nel team globale dei consumatori).

Mentre il processo di produzione dei dispositivi si sposta verso caratteristiche funzionali più fini, i componenti più piccoli e i substrati ad alta densità rendono i nostri requisiti di processo vicini ai requisiti ambientali delle industrie della microelettronica e dei semiconduttori.

Conosciamo già il problema del controllo delle polveri e i problemi che comporta all'attrezzatura e al processo. Ora dobbiamo sapere che alti livelli di umidità (IPC-STD-020) su componenti e substrati possono causare problemi di degradazione delle prestazioni dei materiali, processi e affidabilità.

Abbiamo spinto alcuni produttori di attrezzature a controllare l'ambiente nelle loro attrezzature e i materiali preparati dai fornitori di materiali possono essere utilizzati in ambienti più duri. Finora abbiamo scoperto che l'umidità può causare problemi con pasta di saldatura, stencil, materiali sottoriempitivi, ecc.

Generalmente, i rivestimenti come la pasta di saldatura sono formati sospendendo solidi in solventi, acqua o miscele di solventi. La funzione principale di questi liquidi applicati ai substrati metallici è quella di fornire adesione e legame alla superficie metallica. Tuttavia, se la superficie metallica è vicina al punto di rugiada ambientale, l'acqua può essere parzialmente condensata e l'umidità intrappolata sotto la pasta di saldatura causerà problemi di adesione (bolle sotto il rivestimento, ecc.).

Nell'industria del rivestimento metallico, il misuratore del punto di rugiada può essere utilizzato per garantire l'adesione del rivestimento al substrato metallico.

Fondamentalmente, questo strumento misura accuratamente il livello di umidità sul substrato metallico o intorno a esso e calcola il punto di rugiada, confronta questo risultato con la temperatura superficiale del substrato del componente misurato e quindi calcola il â 㔭 T tra la temperatura del substrato e il punto di rugiada, se â 㔭 T Se la temperatura è inferiore a 3～5 gradi Celsius, le parti non possono essere rivestite, e vuoti saranno causati a causa di scarsa adesione.

Il rapporto tra assorbimento di umidità e umidità relativa RH e punto di rugiada

Quando l'umidità relativa è di circa il 20% RH, c'è un monostrato di legami idrogeno di molecole d'acqua sul substrato e sul pad, che è legato alla superficie (non visibile). Le molecole d'acqua non si muovono. In questo stato, anche in termini di proprietà elettriche, l'acqua è innocua e benigna. Possono verificarsi alcuni problemi di essiccazione, a seconda delle condizioni di conservazione del substrato in officina. In questo momento, l'umidità sulla superficie scambia umidità ed evapora per mantenere un monostrato costante.

L'ulteriore formazione del monostrato dipende dall'assorbimento di acqua sulla superficie del substrato. Epoxy, flux e OSP hanno tutti un elevato assorbimento d'acqua, ma le superfici metalliche no.

Con l'aumento del livello di umidità relativa relativo relativo al punto di rugiada, il cuscinetto metallico (rame) assorbirà più umidità, anche passando attraverso l'OSP, formando uno strato multi-molecolare (multistrato). La chiave è che una grande quantità di acqua si accumula nel 20 ° strato e sopra del monostrato, gli elettroni possono fluire, e a causa della presenza di inquinanti, si formeranno dendriti o CAF. Quando è vicino alla temperatura del punto di rugiada (punto di rugiada / condensa), la superficie porosa come il substrato assorbe facilmente una grande quantità di acqua e quando è inferiore alla temperatura del punto di rugiada, la superficie idrofila assorbirà significativamente una grande quantità di acqua. Per il nostro processo di assemblaggio elettronico, quando l'umidità assorbita dalla superficie aderente raggiunge una quantità critica, causerà una diminuzione dell'efficienza di flusso, dello scarico durante la saldatura di sottoriempimento e riflusso e scarso rilascio della pasta di saldatura durante la stampa stencil, ecc.

Pasta per saldatura

Infatti, la pasta di saldatura ha un processo simile a materiali di rivestimento come la vernice. Il maggior flusso possibile deve aderire alla superficie del substrato per rilasciare efficacemente la pasta di saldatura dalle aperture del modello. La pasta di saldatura vicino al punto di rugiada dell'ambiente circostante ridurrà la forza adesiva, con conseguente scarso rilascio della pasta di saldatura.

La temperatura dell'aria dell'unità ECU deve seguire per quanto possibile le regole di rivestimento del metallo relative al punto di rugiada, vale a dire, per il rivestimento del metallo, come oro o stagno, la temperatura del substrato non deve superare la temperatura del punto di rugiada di 4 ± 1 gradi Celsius. Per superfici porose/idrofile, come OSP, la temperatura minima che richiediamo dovrebbe essere di 5 gradi Celsius.

Impostazioni di stampa DEK

Nel laboratorio, DEK ECU ha effettivamente impostato una temperatura di 26 gradi Celsius. L'umidità relativa dell'ambiente interno è del 45% RH e la temperatura del punto di rugiada del substrato calcolata nell'ambiente interno è di 15 gradi Celsius. La temperatura del substrato più fredda registrata prima di entrare nella stampante dello schermo è di 19 gradi Celsius, ΔT (la differenza tra la temperatura del substrato e il punto di rugiada) è (19 gradi Celsius-15 gradi Celsius) di 4 gradi Celsius, che soddisfa solo le specifiche del rivestimento di sicurezza del metallo ASTM e ISO (minimo 4±1 gradi Celsius) limite basso, ma le operazioni di produzione in loco possono fallire. La specifica del rivestimento superficiale poroso richiede che la temperatura del substrato sia superiore a 5 ° C, quindi possiamo presumere che il substrato assorbirà l'umidità.

Se mettiamo un substrato freddo (19 gradi Celsius) su altre apparecchiature, come le apparecchiature Fuji, dove l'umidità dell'officina è> 60% RH, avremo un ΔT di 2 gradi Celsius, che non soddisferà affatto i requisiti delle specifiche di rivestimento ASTM / ISO. Perché il substrato è troppo bagnato. Una buona impostazione per l'ottimizzazione dovrebbe essere â¥5°C sopra il punto di rugiada.

Misurazione dell'officina

L'umidità assorbita dalla superficie del substrato dipende dalla temperatura superficiale, dalla temperatura dell'aria ambiente e dall'umidità relativa (punto di rugiada). Quando la temperatura del substrato è vicina al punto di rugiada, a causa della formazione di uno spesso strato multi-molecolare di acqua, il pad è bagnato, che causerà l'adesione della pasta di saldatura, ecc. (Viscosità) è bassa, con conseguente scarso rilascio della pasta di saldatura nell'apertura del modello.

Di seguito è riportata la temperatura critica calcolata in base ai vari intervalli di temperatura e umidità della situazione dell'officina. Vengono registrate tre temperature del substrato di 19 gradi Celsius, 20 gradi Celsius e 21 gradi Celsius. La figura 1 mostra l'umidità sicura dell'officina e l'intervallo di temperatura per evitare l'assorbimento di umidità (l'ambiente interno dell'apparecchiatura deve essere misurato).

Maggiore è la temperatura del substrato, minori sono i requisiti per l'ambiente dell'officina.

Prova del punto di rugiada (valore dyne)

Quando l'umidità aumenta (> 50% RH), la temperatura superficiale del substrato PCB è compresa tra 4 e 5 gradi Celsius vicino alla temperatura del punto di rugiada e tutte le superfici del substrato hanno scarsa bagnatura. Abbiamo progettato un test con un livello di umidità relativa interna del 43% RH, che è fondamentalmente molto inferiore al caso peggiore (60% a 65% RH) dell'officina effettiva misurata. L'influenza dell'umidità sul processo è molto comune. Abbiamo condotto un test e messo un substrato pulito in frigorifero in officina per mezz'ora fino a quando è stato raffreddato alla temperatura del punto di rugiada richiesta dal laboratorio a bassa umidità. Quando testato con una penna dyne, il valore dyne era sceso da > 40 dyne a 37 dyne. Poiché questo è sufficiente a spiegare l'influenza dell'umidità sul processo, l'influenza sarà maggiore sotto alta umidità e temperatura ambiente, e il valore di dyne scenderà sicuramente più bruscamente.