PCB技術 - PCB基板熱風レベリング技術

PCB熱風レベリング技術は現在比較的成熟した技術であるが、PCBの製造過程は高温高圧の動的環境にあるため、品質の制御と安定は難しい。本文はPCB熱風レベリング過程の制御のいくつかの経験を紹介する。

1.フラックスの選択と使用

熱風レベリングに使用されるフラックスは特殊なフラックスである。熱風平坦化におけるその役割は、印刷板に露出された銅表面を活性化し、銅表面における半田の濡れ性を高めることである、積層表面が過熱しないことを確保し、半田に保護を提供し、平坦化後の冷却時に半田が酸化することを防止する。同時に、半田がソルダーレジスト層に付着することを防止し、半田が半田パッド間でブリッジすることを防止する、廃半田フラックスは半田表面に洗浄作用を持ち、半田酸化物は廃半田フラックスと一緒に排出される。

ホットエアレベリング専用フラックスには、次の特徴が必要です。

1.水溶性フラックスでなければならず、生分解可能で毒性がない。

水溶性フラックスは洗浄しやすく、板材表面に残留が少なく、板材表面にイオン汚染が形成されない、それは生分解でき、特別な処理を必要とせずに排出でき、環境保護の要求に符合し、人体への危害を大幅に減少した。

2.活動性が良い

活性、すなわち、銅表面上の酸化層を除去して、銅表面上の半田の濡れ性を高める性質については、通常、半田に活性剤を添加する。選択に際しては、良好な活性と銅への最小腐食を考慮する必要がある。目的は半田中の銅の溶解度を下げ、煙による設備への損傷を減らすことである。

3.熱安定性

緑色油や基材が高温の影響を受けるのを防ぐ。

4.一定の粘度が必要です。

熱空気の流れはフラックスが一定の粘度を持つことを要求し、これはフラックスの流動性を決定する。半田と積層板の表面を完全に保護するためには、半田補助剤は一定の粘度を持たなければならない。低粘度のフラックスは積層板（ハンガ錫とも呼ばれる）の表面に付着しやすく、ICなどの密集した場所でブリッジが発生しやすい。

5.適切な酸性度

酸性度が高すぎるフラックスは回路基板を塗布する前にソルダーレジスト層のエッジがはがれやすく、回路基板を長時間塗布した後の残留物はスズ表面が黒くなり酸化する可能性がある。一般に、フラックスのPH値は約2.5〜3.5である。

試用期間中は、次のパフォーマンスに基づいて1つずつテストし、比較することができます。

1.平坦度、明るさ、詰まりの有無

2.反応性：精密で緻密なチップ回路基板を選択し、その錫めっき能力をテストする。

3.回路基板にフラックスを塗布し、30分間防止する。クリーニング後、テープで緑色油のはがれ具合をテストします。

4.プレートをスプレーした後、30分間静置し、錫表面が黒くなるかどうかをテストした。

5.洗浄後の残留物

6.密集ICビットが接続されているか。

7.単板（ガラス繊維板など）の裏面に錫を掛けているか。

8.喫煙

9.揮発性、においの大きさ、希釈剤添加の有無

10.洗浄中に泡があるかどうか。

2.熱風レベリングプロセスパラメータの制御と選択

熱風平坦化プロセスパラメータには、はんだ温度、浸漬時間、エアナイフ圧力、エアナイフ温度、エアナイフ角度、エアナイフピッチ、印刷板の上昇速度などが含まれる。以下では、これらのプロセスパラメータが印刷板の品質に与える影響を検討する。影響力。

1.錫浸漬時間：

スズ浸漬時間は半田コーティングの品質とより大きな関係がある。浸漬溶接の過程で、半田中の下地銅と錫は金属化合物JIMCの層を形成し、同時にワイヤ上に半田コーティングの層を形成する。上記のプロセスは通常2〜4秒を必要とし、その間に良好な金属間化合物を形成することができる。時間が長くなるほど、半田は厚くなります。

2.錫浴温度：

プリント基板と電子部品の溶接温度に一般的に使用される半田は、鉛37/スズ63合金であり、融点は183°Cである。半田温度が183℃〜221℃の場合、銅と金属間化合物を形成する能力は非常に小さい。221°Cでは、半田は221°C〜293°Cの範囲の濡れ領域に入る。回路基板が高温で損傷しやすいことを考慮して、半田温度は低くしなければならない。理論的には、232°Cが最高溶接温度であり、実際には約250°Cが最適温度に設定できることが分かった。

3.エアナイフ圧力：

浸漬溶接後のプリント配線板には半田が過剰に残っており、ほとんどの金属化孔が半田で塞がれている。エアナイフの機能は、余分な半田を吹き出して金属化穴を案内することであり、金属化穴の直径をあまり小さくすることはありません。この目的のためのエネルギーは、エアナイフの圧力と流速によって提供される。圧力が高いほど流速が速くなり、半田コーティングの厚さが薄くなります。

4.エアナイフ温度：

エアナイフから流出した熱空気はプリント配線板への影響が小さく、気圧への影響も少ない。しかし、エアナイフ内部の温度を高めることは空気膨張に役立つ。したがって、圧力が一定のタイミングでは、空気温度を上げることにより、より大きな空気量とより速い流速を提供することができ、それにより、より大きなレベリング力を生成することができる。エアナイフの温度は、レベリング後の半田コーティングの外観に一定の影響を与える。エアナイフ温度が93°C未満であると、コーティング表面は暗くなり、空気温度が高くなるにつれて、濃いコーティングは減少する傾向にある。176°Cでは、濃い色の外観は完全に消えた。

5.エアナイフ間隔：

エアナイフの中の熱い空気がノズルから離れると、流速は遅くなり、減速の程度はエアナイフの間隔の2乗に比例する。そのため、距離が大きいほど空気速度が小さくなり、調平力が低くなります。エアナイフの間隔は一般的に0.95 ~ 1.25センチである。エアナイフの間隔は小さすぎてはならず、手のひらが印刷板に摩擦を起こす。上下のエアナイフ間の距離は一般的に4 mm前後に保たれており、大きすぎると半田が飛散しやすい。

6.エアナイフ角度：

エアナイフ吹板の角度は半田コーティングの厚さに影響します。角度調整が適切でないと、プリント基板の両側の半田厚が異なり、溶融半田の飛散や騒音の原因になる可能性があります。ほとんどの前後のエアナイフの角度は4度の下向き傾斜に調整され、具体的な板材タイプと板材表面の幾何学的分布角度に応じてわずかに調整されている。

三、半田被覆厚さの均一性

熱空気平坦化によって適用されるはんだの厚さはほぼ均一である。しかし、印刷ラインの幾何学的要素の変化に伴い、ガスナイフによる半田の平坦化効果も変化するため、熱風平坦化された半田のコーティング厚も変化する。一般に、平坦方向に平行な印刷ラインは空気に対する抵抗が低く、平坦力が大きいため、コーティングがより薄い。平坦方向に垂直な印刷ラインは空気に対する抵抗が大きく、それによる平坦効果が小さいため、コーティングが厚く、金属化孔中の半田コーティングも均一ではない。半田が高温スズ炉から取り出されるとすぐに高圧高温の動的環境に置かれるため、完全に均一で平坦なスズ表面を得ることは困難である。しかし、パラメータ調整により、できるだけスムーズにすることができます。

上記PCB熱風により平坦化された半田コーティングの厚さに不均一性があるが、MIL-STD-275 Dの要求を満たすことができる。