PCB Блог - ПХБ процесс выравнивания потока горячепневматических припоев HASL

HASL = Технология горизонтальной сварки горячим воздухом является относительно зрелой технологией в настоящее время, но ее качество трудно контролировать и стабилизировать, поскольку процесс находится в динамической среде высокой температуры и высокого давления. В этой статье будет описан некоторый опыт управления процессами уровня жидкости (HASL) в горячем воздушном сварном материале.

HASL сварочное покрытие Hal широко используется в последние годы в процессе переработки на заводах по производству монтажных плат. На самом деле это процесс нанесения эвтектического припоя в металлизированные отверстия PCB и печатной линии путем сочетания проплавки и HASL. Этот процесс заключается в том, чтобы сначала погрузить флюс в PCB, а затем погрузить его в расплавленный припой, а затем пройти между двумя газовыми ножами и продуть избыточный припой на PCB горячим сжатым воздухом в газовом ноже, одновременно устранив избыточный припой в металлическом отверстии, чтобы получить яркое, плоское и равномерное сварное покрытие.

Наиболее заметным преимуществом сварочного покрытия HASL является то, что состав покрытия остается неизменным и полностью защищает края PCB, а толщина покрытия может контролироваться газовым ножом. Покрытие и базовая медь соединяются друг с другом, имеют хорошую смачиваемость, свариваемость и коррозионную стойкость. Как переработка PCB, его качество напрямую влияет на внешний вид, коррозионную стойкость и качество сварки клиента PCB. Как контролировать процесс является проблемой для производителей PCB. Теперь давайте поговорим о некотором опыте управления процессом с помощью самого широкого вертикального HASL.

Выбор и применение флюса

Сварочный агент, используемый в горизонтальном измерителе для сварки горячим воздухом, является специальным флюсом. Его роль в HASL состоит в том, чтобы активировать медную поверхность, открытую на PCB, и повысить смачиваемость припоя на медной поверхности. Обеспечить, чтобы поверхность ламината не перегревалась, обеспечить защиту припоя во время выравнивания охлаждения, предотвратить окисление припоя, предотвратить прилипание припоя к резистивному сварному слою, чтобы предотвратить сварное покрытие между сварными дисками моста. Отходы флюса могут очищать поверхность припоя, оксид припоя выводится вместе с отходами флюса.

Специальный флюс уровня жидкости для сварки горячим воздухом должен иметь следующие характеристики

1. Должен быть водорастворимым флюсом, биоразлагаемым, нетоксичным.

Растворимый в воде флюс легко очищается, на поверхности пластины PCB остается мало остатков, и на поверхности пластины PCB не образуется ионное загрязнение. После биодеградации выбросы могут производиться без специальной обработки, что соответствует экологическим требованиям и значительно снижает опасность для человека.

2.Активность хорошая

Что касается активности, т.е. удаления окислительного слоя медной поверхности и повышения смачиваемости припоя на медной поверхности, то в припой обычно добавляется активирующий агент. При выборе следует учитывать хорошую активность и минимальную коррозию меди, чтобы снизить растворимость меди в сварном материале и уменьшить повреждение оборудования дымом.

Активность флюса в основном проявляется в нагрузочной способности олова. Поскольку различные флюсы используют разные активные вещества, их активность также различна. Высокоактивный флюс, плотная прокладка, пластырь и другое олово хорошо; Напротив, воздействие меди на поверхность пластины может произойти легко, а активность активного вещества также отражается на яркости и цельности поверхности олова.

3. Теплоустойчивость

Защита зеленого масла и сырья от воздействия высоких температур.

4.Должна быть определенная вязкость.

HASL требует определенной вязкости флюса, которая определяет текучесть флюса. Чтобы полностью защитить поверхность сварного материала и ламината, флюс должен иметь определенную вязкость. Маловязкий флюс легко прикрепляется к поверхности ламината и легко соединяется в плотном месте, таком как IC.

5. Подходящая кислотность

Сварочный агент с высокой кислотностью легко отслаивается от края защитного слоя до распыления ПХБ, а остатки после длительного распыления пластины могут легко вызвать почернение и окисление поверхности олова. Значение pH общего потока составляет 2,5 - 3,5, около 5.

Другие характеристики в основном отражаются на влиянии на операторов и эксплуатационные расходы, такие как запах, высоколетучие вещества, большой дым, единица площади покрытия и т. Д. Производитель должен выбрать в соответствии с экспериментом.

В ходе испытаний можно проверить и сравнить следующие характеристики.

1. Плоскость, яркость, засорение отверстия

Виды деятельности: Выбор тонкого и компактного SMD PCB и проверка его способности к оловянной нагрузке.

3.PCB должен быть покрыт флюсом в течение 30 минут. После очистки следует использовать ленту для проверки отслаивания зеленого масла.

Поместите распылительную плиту на 30 минут, чтобы проверить, не темнеет ли ее оловянная поверхность.

5. Остатки после очистки

6. Интенсивные биты IC подключены или нет.

7. Подвешивается ли олово на оборотной стороне одной пластины (стекловолокнистые пластины и т.д.).

8. Дым

Летучесть, размер запаха, необходимость добавления разбавителя

10. Наличие пены при уборке.

Контроль и выбор технологических параметров уровня жидкости в горячеплавке

Технологические параметры HASL включают температуру припоя, время погружения, давление газового ножа, температуру газового ножа, угол газового ножа, расстояние между газовыми ножами и скорость подъема PCB. Влияние этих технологических параметров на качество ПХД будет рассмотрено ниже.

1. Время окучивания оловом

Время погружения в олово имеет большое значение для качества сварного покрытия. Во время погруженной сварки основание меди и олова в сварном материале образует слой металлического соединения, образующего IMC, а на проводнике образуется слой покрытия сварочным материалом. Эти процессы обычно занимают 2 - 4 секунды, в течение которых могут образовываться хорошие межметаллические соединения. Чем дольше, тем толще припой. Однако, если время слишком длинное, основа PCB будет стратифицирована, и зеленое масло будет пузыриться. Если время слишком короткое, легко возникает полупогружение, что приводит к локальному обесцвечиванию оловянной поверхности и шероховатости оловянной поверхности.

2.Температура ванны

Обычно при температуре сварки ПХД и электронных компонентов используется сплав свинца 37 / олова 63 с температурой плавления 183 градуса по Цельсию. При температуре припоя 183 - 221 градусов по Цельсию способность к образованию межметаллических соединений с медью очень мала. При 221 градусе Цельсия припой поступает в зону увлажнения в диапазоне 221 градуса по Цельсию - 293 градуса по Цельсию. Учитывая, что пластины легко повреждаются при высоких температурах, температура припоя должна быть ниже. Исследование показало, что теоретически 232 градуса по Цельсию являются наиболее подходящей температурой для сварки, в то время как на практике около 250 градусов по Цельсию могут быть установлены как оптимальная температура.

3. Давление газового ножа

После погружения на ПХБ слишком много припоя, и почти все металлические отверстия забиты припоем. Функция ветряного ножа заключается в том, чтобы сдуть избыточный припой и направить металлическое отверстие, не уменьшая диаметр металлизированного отверстия слишком сильно. Энергия, используемая для достижения этого, обеспечивается давлением ветрового ножа и скоростью потока. Чем выше давление, тем быстрее поток, тем тоньше толщина покрытия припоя. Поэтому давление лезвия является одним из наиболее важных параметров уровня припоя горячего воздуха (HASL). Общее давление газового ножа 0,3 - 0,5 mpa

Давление до и после газового ножа обычно контролируется до и после большого, перепад давления 0,05 Мпа. В соответствии с распределением геометрических фигур на поверхности монтажной платы давление переднего и заднего газовых ножей может быть соответствующим образом отрегулировано, чтобы обеспечить плоское положение IC и отсутствие выпуклости пластыря. Конкретные значения см. в спецификации завода по выпуску оловянной машины нашего завода.

4. Температура газового ножа

Воздействие горячего воздуха газового ножа на ПХБ и давление воздуха незначительно. Однако повышение температуры в газовом ноже помогает раздувать воздух. Таким образом, при постоянном давлении повышение температуры воздуха может обеспечить большее количество воздуха и более быструю скорость потока, что приведет к большей выравниванию. Температура газового ножа оказывает определенное влияние на внешний вид горизонтального сварного покрытия. Когда температура газового ножа ниже 93 градусов Цельсия, поверхность покрытия темнеет. По мере повышения температуры воздуха темные покрытия, как правило, уменьшаются. При 176 градусах Цельсия темный вид полностью исчезает. Поэтому минимальная температура газового ножа не должна быть ниже 176 градусов по Цельсию. В целом, чтобы получить хорошую выравнивание поверхности олова, температура газового ножа может контролироваться от 300 до 400 градусов по Цельсию.

5. Расстояние между лопастями

Когда горячий воздух в лезвии покидает сопло, скорость потока замедляется пропорционально квадрату расстояния между лезвиями. Поэтому чем больше расстояние, тем меньше скорость воздуха, тем ниже сила выравнивания. Расстояние между газовыми ножами обычно составляет 0,95 - 1,25 см. Расстояние между газовыми ножами не должно быть слишком маленьким, иначе воздух будет создавать трение на PCB, что наносит ущерб поверхности платы. Расстояние между верхними и нижними лезвиями обычно поддерживается около 4 мм, слишком большое, чтобы легко разбрызгивать припой.

6. Угол лопатки

Угол надувной пластины газового ножа влияет на толщину покрытия припоя. При неправильной регулировке угла толщина припоя с обеих сторон PCB будет различной, что также может привести к брызгам расплавленного припоя и шуму. Угол большинства передних и задних газовых ножей корректируется вниз до 4 градусов, в зависимости от конкретного типа пластины и геометрического угла распределения поверхности пластины.

7.Скорость роста PCB

Другой переменной, связанной с уровнем горячего воздушного припоя (HASL), является скорость прохождения между лезвиями, то есть скорость подъема конвейера, которая влияет на толщину припоя. Медленнее, на PCB больше воздуха дует, поэтому припой очень тонкий. Напротив, припой слишком толстый и даже забивает отверстие.

8. Температура и время подогрева

Цель предварительного нагрева - повысить активность флюса и уменьшить тепловой удар. Общая температура подогрева составляет 343 градуса Цельсия. При нагревании в течение 15 секунд температура поверхности ПХБ может достигать около 80 градусов по Цельсию. Некоторые слои горячего воздушного припоя (HASL) не имеют процесса подогрева.

однородность толщины покрытия

Толщина припоя, используемого на уровне сварки горячим воздухом, в основном равномерна. Однако, по мере изменения геометрических факторов печатной линии, эффект выравнивания газового ножа на припой также меняется, поэтому толщина сварного покрытия hasl также меняется. Как правило, печатные линии, параллельные плоскому направлению, имеют меньшее сопротивление воздуху и большую плавность, поэтому покрытие тоньше. Печатная линия, перпендикулярная плоскому направлению, оказывает большое сопротивление воздуху, эффект выравнивания невелик, поэтому покрытие толстое, а покрытие припоя в металлических отверстиях неравномерно. Поскольку припой поднимается из высокотемпературной оловянной печи в динамической среде высокого давления и высокой температуры, трудно получить полностью однородную и плоскую поверхность олова. Однако его можно сделать как можно более плоским путем корректировки параметров.

1. Выбор активного флюса и припоя

Сварочный агент является основным фактором, влияющим на выравнивание поверхности олова. При хорошем использовании активного флюса можно получить относительно плоскую, яркую и полную оловянную поверхность.

Сварочный материал должен быть выбран из свинцово - оловянного сплава высокой чистоты и регулярно подвергаться плавучей обработке меди, чтобы обеспечить его содержание меди менее 0,03%. Подробная информация о рабочей нагрузке и результатах испытаний.

2. Корректировка оборудования

Газовые ножи являются прямым фактором выравнивания поверхности олова. Угол газового ножа, изменение давления и перепада давления переднего и заднего газовых ножей, температура газового ножа, расстояние между газовыми ножами (вертикальное расстояние, горизонтальное расстояние) и скорость подъема оказывают большое влияние на поверхность пластины. Для разных типов листов значения параметров различны. Некоторые технологически продвинутые оловянные спринклеры оснащены микрокомпьютерами, которые хранят параметры различных типов листов в компьютере для автоматической настройки.

Газовые ножи и направляющие должны регулярно очищаться. Остатки зазора газового ножа должны очищаться каждые два часа. Когда урожайность больше, плотность очистки должна увеличиваться.

3. Предварительная обработка

Микротравление также оказывает большое влияние на выравнивание поверхности олова. Если глубина микротравления слишком низкая, медь и олово с трудом образуют соединения меди и олова на поверхности, что приводит к грубым поверхностям местного олова; Плохой стабилизатор в растворе микротравления может привести к слишком быстрому и неравномерному травлению меди и неравномерной поверхности олова. Обычно рекомендуется использовать систему APS.

Для некоторых типов листов иногда требуется предварительная обработка гриля, что также оказывает определенное влияние на плоскость потока олова.

4. Контроль предварительной обработки

Поскольку уровень горячего воздушного припоя (HASL) является последней обработкой, многие предыдущие процессы оказывают на него определенное влияние, например, плохая нагрузка олова из - за нечистого развития. Усиление контроля над предыдущими процессами может значительно уменьшить проблемы с уровнем сварки горячим воздухом (HASL).

Хотя толщина сварочного покрытия HASL, описанного выше, неоднородна, она может соответствовать требованиям mil - std - 275d.