PCBA技術 - PCBA製造プロセスにおける湿度の役割

湿度はその中で重要な役割を果たす PCBA製造工程. 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.

PCBA製造プロセスにおける湿度の影響

湿度はpcba製造に多くの影響を及ぼす。一般的に言って、湿気は目に見えない（重量増加を除いて）です、しかし、結果は孔、ボイド、ハンダ・スパッタ、ハンダ・ボールとアンダーフィル・ボイドです。

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。

相対湿度が約20 % RH, その上に水分子の水素結合の単分子層がある PCB基板 と PCBパッド, which is bonded to the surface (not visible). 水分子は動きません. この州で, 電気的性質でさえ, 水は無害で良し. 乾燥問題が生じる, ワークショップの基板の保管条件によって. この時に, 表面の水分は水分を交換し、蒸発して一定の単分子層を維持する.

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。

露点に関係する相対湿度RhレベルとしてのPCBA製造における湿度の影響は、金属パッド（銅）がより多くの水分を吸収し、さらに、OSPを通過して、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、密な表面によって吸収された水分が臨界量に達すると、フラックスの効率の低下、アンダーフィル及びリフローはんだ付け中の排気、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

PCBA製造における湿度の影響実際、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を基板表面に付着させる必要がある。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。多孔性表面コーティング仕様は、基板温度が5℃以上であることを必要とするので、基板が水分を吸収すると仮定することができる。

ワークショップ湿度が60 % RHより大きい富士装置のような他の装置に冷たい（19℃）基板を置くならば、我々は2度の摂氏を持ちます。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。

PCBA製造ワークショップ測定における湿度の影響

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、テンプレートの開口部に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 露点温度に近い4～5度の摂氏範囲内, 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 far 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.