PCBニュース - PCBA製造における湿度の影響

どのような湿度の影響は何ですか PCBA manufacturing
At present, 国は、環境保護のためのより高い、より高い要件とリンク統治におけるより大きな努力をします. これは挑戦ですが、機会もあります PCB工場. If the PCB工場 環境汚染の問題を解決する, FPCフレキシブル回路基板製品は市場の最前線にある, と PCB工場 再び発展する機会を得る.
製造工程において湿度は重要な役割を果たす. あまりにも低く、乾燥物になる, 増加したESD, 高い塵レベル, テンプレートの開口部は、ブロックされる可能性が高い, とテンプレートの摩耗と涙. 低湿度が直接的に影響を与え、生産能力を低下させることが証明されている. あまりに高く、材料は水を湿らせて、吸収させます, 剥離を引き起こす, ポップコーン効果, 半田ボール. 水分はまた、リフローはんだ付け中の材料のtg値を減少させ、動的反りを増加させる.

表面湿潤入門

金属上の吸湿層等

ほとんど全ての固体表面（例えば、金属、ガラス、セラミック、シリコンなど）は、吸湿層（単分子層または多分子層）を有し、表面温度が周囲の空気の露点温度（温度、湿度、空気圧に応じて）に等しいとき、この湿った吸水層が可視層となる。金属と金属の摩擦力は湿度の減少とともに増加する。相対湿度20 % RH以下では、相対湿度80 % RHより1.5倍高い。

有機プラスチック等の吸湿層。

多孔性または吸湿性の表面（エポキシ、プラスチック、フラックスなど）は、これらの吸水層を吸収する傾向がある。表面温度が露点（結露）より低い場合でも、水分を含んだ吸水層は材料表面には見えない。

それは、プラスチックカプセル化された装置（MSD）に浸透するこれらの表面上の単分子水吸収層の水です。単分子の水吸収層が20層に近い場合、これらの単分子吸水層に吸収された水分は、最終的にはリフローはんだ付け中に障害を引き起こす。ポップコーン効果。

IPC - STD - 020によると、湿った環境でプラスチック包装された装置の露出は、コントロールされなければなりません

製造工程における湿度の影響

湿度は製造に多くの影響を及ぼす。一般的に言って、湿度は不活性（重量増加を除いて）であるが、結果は、孔、空隙、ハンダ・スパッタ、ハンダ・ボールおよびアンダーフィル・ボイドである。

どんなプロセスのためにでも、最悪の湿気条件は、湿気凝縮です。基板表面の水分は、材料やプロセスに悪影響を及ぼすことなく許容範囲内で制御する必要がある。

制御の許容範囲？

ほとんどすべてのコーティングプロセス（シリコン半導体製造におけるスピンコーティング、マスク、金属コーティング）では、基板温度に対応した露点を制御する。しかし、基板組立製造業は環境問題を決して考えていない。注目に値する問題（我々は環境管理ガイドラインとグローバルな消費者チームで制御されるべき様々なパラメータを発表しました）。

デバイス製造プロセスがより微細な機能的特徴に向かって動くので、より小さな構成要素およびより高密度の基板は、マイクロエレクトロニクスおよび半導体産業の環境要件に近いプロセス要件を作る。

我々はすでに、ダストコントロールの問題とそれが機器やプロセスにもたらす問題を知っている。我々は、コンポーネントと基板上の高湿度レベル（IPC - STD - 020）が材料性能低下、プロセスと信頼性問題を引き起こすことができるということを現在知っている必要があります。

我々は機器の環境を制御するためにいくつかの機器メーカーをプッシュしている材料の供給者によって作成された材料は、厳しい環境で使用することができます。これまでのところ、湿度ははんだペースト、ステンシル、アンダーフィル材料などの問題を引き起こすことがわかった。

一般に、ソルダーペーストのようなコーティングは、溶媒、水または溶媒混合物中に固体を懸濁させることによって形成される。金属基板に適用されるこれらの液体の主な機能は、金属表面に接着および結合を提供することである。しかし、金属表面が環境露点に近い場合は、水が部分的に凝縮し、半田ペーストの下に溜まった水分が付着問題（被膜下の気泡など）を引き起こすことがある。

金属被覆工業では，露点計を使用して，金属基板への被覆の密着性を確保することができる。

基本的には、金属基板上または周辺の湿度レベルを正確に測定し、露点を計算し、この結果を被測定成分の基板表面温度と比較し、温度が3〜1／5℃未満であれば、基板温度と露点との間の仮焼点を計算する。そして、ボイドは、粘着性が悪いために引き起こされます。

水分吸収と相対湿度Rhと露点の関係

相対湿度が約20 % RHである場合、基板上の水分子の水素結合の単層とパッドが表面に接着される（見えない）。水分子は動きません。この状態では、電気的性質でも水は無害で良性である。ワークショップ中の基板の保管条件によっては乾燥問題が生じる。このとき、表面の水分は水分を交換して蒸発し、一定の単層を維持する。

単一層の更なる形成は基板表面上の水の吸収に依存する。エポキシ、フラックスとOSPはすべて、高い水吸収を持ちます、しかし、金属表面はそうしません。

露点に関連する相対湿度Rhレベルが増加すると、金属パッド（銅）はより多くの水分を吸収し、OSPを通過しても、マルチ分子層（多層）を形成する。キー層は20層以上で多量の水が蓄積し，単分子層の上に電子が流れ，汚染物質が存在するため，樹枝状突起やカフェが形成される。露点温度（露点／結露）に近い場合は、基板等の多孔性表面が多量の水を吸収しやすく、露点温度より低い場合には、親水性表面が多量の水分を吸収する。我々の電子アセンブリプロセスにおいて、クラッチング表面に吸収された水分が臨界量に達すると、フラックス効率の低下、アンダーフィル及びリフローはんだ付けの間の排気、及び孔版印刷等の問題の間のはんだペーストの解放が生じる。

半田ペースト

実際、はんだペーストは塗料などのコーティング材料に類似したプロセスを有する。テンプレート開口から半田ペーストを効果的に解放するために、できるだけ多くのフラックスが基板表面に付着しなければならない。周囲環境の露点に近いはんだペーストは接着強さを低下させ，はんだペーストの剥離が悪い。

ECUユニットの空気温度は、できるだけ露点に関する金属被覆規則に従うべきである。OSPのような多孔質／親水性表面については、我々が必要とする最低温度は5度摂氏である。

プレス設定

ワークショップでは、実際にDEC ECUは26℃の温度を設定します。内部環境の相対湿度は45 % RHであり、内部環境で算出した基板の露点温度は15℃である。スクリーンプリンターに入る前に記録される最も寒い基板温度は19度であり、5度（基板温度と露点の差）は4度摂氏（19度摂氏15度）であり、金属安全性コーティングASTM及びISOコーティング仕様（最低4±1度）の下限を満たしているが、現場生産は失敗する可能性がある。多孔性表面被覆仕様は基板温度が5℃°Cより高いことを必要とするので、基板が水分を吸収すると仮定できる。

ワークショップ湿度が60 % RHである富士機器などの他の機器に寒さ（19℃）基板を置くと、ASTM / ISOコーティング仕様の要件を満たしていない2度の摂氏があります。基板が濡れすぎているからです。最適化のための良い設定は露点の上の5 . 5°cである。

ワークショップ測定

基板表面に吸収される水分は、表面温度、周囲気温、相対湿度（露点）に依存する。基板温度が露点に近いときは、厚い多分子層の水が形成されているため、パッドが濡れて半田ペースト等の付着（粘度）が低くなり、鋳型開口部においてハンダペーストが溶出しにくくなる。

ワークショップ状況の各種温湿度範囲に応じて算出した臨界温度を以下に示す。基板温度は摂氏19度、摂氏20度、摂氏21度である。図1は、水分吸収を避けるための安全なワークショップの湿度と温度範囲を示しています（機器の内部環境を測定する必要があります）。

基板温度が高いほどワークショップ環境の要求は低かった。

露点試験

When the humidity increases (>50% RH), 表面温度 PCB 基板は、露点温度に近い4～5℃の範囲内である, そして、すべての基板表面は、濡れが悪い. 43 % RHの室内相対湿度レベルで試験を行った, which is basically much lower than the worst case (60% to 65% RH) of the actual workshop measured. プロセスに対する湿度の影響は非常に一般的である. 低湿度ワークショップで必要とされる露点温度まで冷却するまで半時間、ワークショップ内の冷蔵庫にクリーンな基板を設置し、テストを行った. ダインペンでテストするとき, the dyne value had dropped from> 40 dyne to 37 dyne. これは、プロセスに湿度の影響を説明するのに十分なので, 湿度と室温の影響は大きい, そして、ダイン値は間違いなくより大きく低下します.