Tin tức về PCB - Ảnh hưởng của độ ẩm đối với sản xuất PCBA là gì

Tác động của độ ẩm đối với sản xuất PCBA Hiện nay, yêu cầu của nhà nước về bảo vệ môi trường ngày càng cao, cũng đã được tăng cường trong quản trị liên kết. Đây là một thách thức và cơ hội cho các nhà máy sản xuất PCB. Nếu nhà máy PCB quyết tâm giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường, thì các sản phẩm bảng mạch linh hoạt FPC có thể đi đầu thị trường và nhà máy PCB có thể có cơ hội phát triển trở lại. Độ ẩm đóng một vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất. Quá thấp có thể dẫn đến khô, ESD tăng, mức độ bụi cao hơn, dễ bị tắc hơn khi mở khuôn và mòn khuôn. Độ ẩm quá thấp đã được chứng minh là ảnh hưởng trực tiếp đến và làm giảm năng lực sản xuất. Quá cao có thể làm cho vật liệu ẩm và hấp thụ nước, dẫn đến sự phân tầng, hiệu ứng bỏng ngô và quả bóng hàn. Độ ẩm cũng làm giảm giá trị Tg của vật liệu và tăng cong vênh động trong quá trình hàn hồi lưu.

Giới thiệu về độ ẩm bề mặt

Tầng hút ẩm trên kim loại.

Hầu như tất cả các bề mặt rắn (như kim loại, thủy tinh, gốm sứ, silicon, v.v.) đều có lớp hút ẩm (lớp đơn hoặc đa phân tử) trở thành lớp có thể nhìn thấy khi nhiệt độ bề mặt bằng với nhiệt độ điểm sương của không khí xung quanh (tùy thuộc vào nhiệt độ, độ ẩm và áp suất không khí). Ma sát giữa kim loại và kim loại tăng lên khi độ ẩm giảm. Ở độ ẩm tương đối 20% RH trở xuống, ma sát mạnh hơn 1,5 lần so với độ ẩm tương đối 80% RH.

Lớp hút ẩm trên nhựa hữu cơ.

Bề mặt xốp hoặc hút ẩm (epoxy, nhựa, thông lượng, v.v.) có xu hướng hấp thụ các lớp hấp thụ nước này. Ngay cả khi nhiệt độ bề mặt thấp hơn điểm sương (ngưng tụ), không thể nhìn thấy lớp hấp thụ nước có chứa độ ẩm trên bề mặt vật liệu.

Đó là nước từ các lớp hấp thụ phân tử đơn lẻ trên các bề mặt này thấm vào các thiết bị đóng gói bằng nhựa (MSD). Khi độ dày của lớp hấp thụ nước phân tử gần 20 lớp, độ ẩm được hấp thụ bởi các lớp hấp thụ nước phân tử này cuối cùng sẽ gây ra sự thất bại trong quá trình hàn ngược. Hiệu ứng bỏng ngô.

Tiếp xúc với thiết bị đóng gói nhựa trong môi trường ẩm ướt phải được kiểm soát theo IPC-STD-020

Ảnh hưởng của độ ẩm trong quá trình sản xuất

Độ ẩm có rất nhiều ảnh hưởng đến sản xuất. Nói chung, độ ẩm là vô hình (ngoài việc tăng trọng lượng), nhưng hậu quả của nó là lỗ chân lông, khoảng trống, splash hàn, bóng hàn và đáy lấp đầy khoảng trống.

Đối với bất kỳ quá trình nào, điều kiện độ ẩm tồi tệ nhất là sự ngưng tụ độ ẩm. Cần đảm bảo rằng độ ẩm của bề mặt chất nền được kiểm soát trong phạm vi cho phép mà không ảnh hưởng xấu đến vật liệu hoặc quy trình.

Phạm vi kiểm soát cho phép?

Trong hầu hết các quy trình phủ (lớp phủ xoắn, mặt nạ và lớp phủ kim loại trong sản xuất chất bán dẫn silicon), biện pháp chấp nhận được là kiểm soát điểm sương tương ứng với nhiệt độ của lớp lót. Tuy nhiên, ngành công nghiệp sản xuất lắp ráp chất nền chưa bao giờ xem xét các vấn đề môi trường. Một mối quan tâm đáng chú ý (mặc dù chúng tôi đã ban hành hướng dẫn kiểm soát môi trường và các thông số khác nhau mà nhóm người tiêu dùng trên toàn thế giới nên kiểm soát).

Khi quá trình sản xuất thiết bị hướng tới các tính năng chức năng tinh tế hơn, các thành phần nhỏ hơn và lớp lót mật độ cao hơn cho phép các yêu cầu quy trình của chúng tôi tiếp cận các yêu cầu môi trường của ngành công nghiệp vi điện tử và bán dẫn.

Chúng tôi đã biết về các vấn đề kiểm soát bụi và các vấn đề mà chúng gây ra cho thiết bị và quy trình. Bây giờ chúng ta cần biết rằng mức độ ẩm cao trên các thành phần và chất nền (IPC-STD-020) có thể dẫn đến suy giảm tính chất vật liệu, các vấn đề về quy trình và độ tin cậy.

Chúng tôi đã thúc đẩy một số nhà sản xuất thiết bị kiểm soát môi trường trong thiết bị của họ và các nhà cung cấp vật liệu chuẩn bị vật liệu có thể được sử dụng trong môi trường khắc nghiệt hơn. Cho đến nay, chúng tôi đã phát hiện ra rằng độ ẩm gây ra các vấn đề với dán hàn, khuôn mẫu, vật liệu làm đầy đáy, v.v.

Thông thường, một lớp phủ như dán hàn được hình thành bằng cách treo chất rắn trong hỗn hợp dung môi, nước hoặc dung môi. Chức năng chính của các chất lỏng này được áp dụng cho chất nền kim loại là cung cấp độ bám dính và liên kết với bề mặt kim loại. Tuy nhiên, nếu bề mặt kim loại gần với điểm sương xung quanh, nước có thể ngưng tụ một phần và độ ẩm dưới dán có thể gây ra các vấn đề về độ bám dính (bong bóng dưới lớp phủ, v.v.).

Trong ngành công nghiệp sơn kim loại, máy đo sương có thể được sử dụng để đảm bảo độ bám dính của lớp phủ với chất nền kim loại.

Về cơ bản, thiết bị đo chính xác mức độ ẩm trên hoặc xung quanh chất nền kim loại và tính toán điểm sương, so sánh kết quả này với nhiệt độ bề mặt cơ bản của bộ phận được đo, sau đó tính toán nhiệt độ giữa nhiệt độ cơ bản và điểm sương, nếu nhiệt độ dưới 3 độ C, bộ phận không thể được phủ và sẽ tạo ra khoảng trống do độ bám dính kém.

Mối quan hệ giữa hút ẩm RH và điểm sương

Khi độ ẩm tương đối khoảng 20% RH, có một lớp liên kết hydro của các phân tử nước trên bề mặt và miếng đệm liên kết với bề mặt (vô hình). Các phân tử nước không di chuyển. Trong trạng thái này, nước là vô hại và vô hại ngay cả từ bản chất điện. Tùy thuộc vào điều kiện bảo quản của ma trận cửa hàng, một số vấn đề khô có thể xảy ra. Tại thời điểm này, độ ẩm trên bề mặt trao đổi độ ẩm và bay hơi để duy trì một lớp duy nhất liên tục.

Sự hình thành thêm của một lớp duy nhất phụ thuộc vào sự hấp thụ nước trên bề mặt cơ sở. Epoxy, thông lượng và OSP đều có khả năng hấp thụ nước cao, nhưng bề mặt kim loại thì không.

Khi mức độ RH của độ ẩm tương đối liên quan đến điểm sương tăng lên, miếng kim loại (đồng) sẽ hấp thụ nhiều nước hơn và thậm chí đi qua OSP để tạo thành các lớp đa phân tử (nhiều lớp). Điều quan trọng là một lượng lớn nước tích tụ trong lớp 20 trở lên của một lớp duy nhất, nơi các electron có thể chảy và do sự hiện diện của các chất ô nhiễm, các tinh thể nhánh hoặc CAF sẽ được hình thành. Khi nó gần với nhiệt độ điểm sương (điểm sương/ngưng tụ), một bề mặt xốp như chất nền dễ dàng hấp thụ một lượng lớn nước và khi nó ở dưới nhiệt độ điểm sương, bề mặt ưa nước sẽ hấp thụ đáng kể lượng nước đáng kể. Đối với quy trình lắp ráp điện tử của chúng tôi, khi độ ẩm được hấp thụ bởi bề mặt đính kèm đạt đến một lượng quan trọng, nó có thể dẫn đến các vấn đề như giảm hiệu quả thông lượng, xả trong quá trình hàn đáy và hồi lưu và phát hành dán kém trong quá trình in khuôn.

Dán hàn

Trên thực tế, dán hàn có quy trình tương tự như các vật liệu phủ như sơn. Để có hiệu quả giải phóng dán từ các lỗ ván khuôn, càng nhiều thông lượng phải được gắn vào bề mặt của chất nền càng tốt. Điểm sương của dán gần với môi trường xung quanh có thể làm giảm độ bền liên kết, dẫn đến việc giải phóng dán kém.

Nhiệt độ không khí của các đơn vị ECU phải tuân theo càng nhiều càng tốt các quy tắc của lớp phủ kim loại liên quan đến điểm sương, tức là đối với lớp phủ kim loại, chẳng hạn như vàng hoặc thiếc, nhiệt độ cơ bản không được vượt quá nhiệt độ điểm sương 4 ± 1 độ C. Đối với các bề mặt xốp/ưa nước như OSP, nhiệt độ tối thiểu mà chúng tôi yêu cầu phải là 5 độ C.

Thiết lập báo chí DEK

Trong xưởng, DEK ECU thực sự đặt nhiệt độ 26 độ C. Độ ẩm tương đối của môi trường bên trong là 45% RH và nhiệt độ điểm sương của chất nền được tính toán trong môi trường bên trong là 15 độ C. Nhiệt độ bề mặt lạnh nhất được ghi nhận trước khi vào máy in màn hình là 19 độ C và Isla T (chênh lệch nhiệt độ bề mặt so với điểm sương) là (19 độ C - 15 độ C) 4 độ C, chỉ đáp ứng giới hạn thấp hơn của đặc điểm kỹ thuật lớp phủ ASTM và ISO cho lớp phủ an toàn kim loại (tối thiểu 4 ± 1 độ C), nhưng hoạt động sản xuất tại chỗ có thể thất bại. Đặc điểm kỹ thuật của lớp phủ bề mặt xốp yêu cầu nhiệt độ của chất nền cao hơn 5 ° C, vì vậy chúng ta có thể giả định rằng chất nền sẽ hấp thụ độ ẩm.

Nếu chúng tôi đặt chất nền lạnh (19 độ C) trên các thiết bị khác, chẳng hạn như thiết bị Fuji, nơi độ ẩm xưởng>60% RH, chúng tôi sẽ có đảo 2 độ C, điều này sẽ hoàn toàn không tuân thủ các yêu cầu của đặc điểm kỹ thuật phủ ASTM/ISO. Bởi vì nền tảng quá ẩm ướt. Một thiết lập tối ưu hóa tốt nên là 5 ° C trên điểm sương.

Khảo sát hội thảo

Độ ẩm hấp thụ bởi bề mặt của chất nền phụ thuộc vào nhiệt độ bề mặt, nhiệt độ không khí xung quanh và độ ẩm tương đối (điểm sương). Khi nhiệt độ của chất nền tiếp cận điểm sương, các miếng đệm ẩm do lớp nước đa phân tử dày được hình thành, điều này sẽ dẫn đến độ bám dính thấp của dán, v.v. (độ nhớt) thấp, dẫn đến việc giải phóng dán kém trong các lỗ ván khuôn.

Dưới đây là nhiệt độ tới hạn được tính toán dựa trên các phạm vi nhiệt độ và độ ẩm khác nhau của tình hình cửa hàng. Ba nhiệt độ lót 19 độ C, 20 độ C và 21 độ C đã được ghi nhận. Hình 1 cho thấy phạm vi độ ẩm và nhiệt độ của cửa hàng an toàn để tránh hút ẩm (môi trường bên trong nơi thiết bị đo được yêu cầu).

Nhiệt độ của chất nền càng cao, yêu cầu về môi trường cửa hàng càng thấp.

Kiểm tra điểm sương (giá trị dyne)

Khi độ ẩm tăng (>50% RH), nhiệt độ bề mặt của chất nền PCB nằm trong khoảng từ 4 đến 5 độ C gần với nhiệt độ điểm sương và độ ẩm kém trên tất cả các bề mặt của chất nền. Chúng tôi đã thiết kế một thử nghiệm với độ ẩm tương đối trong nhà là 43% RH, về cơ bản thấp hơn nhiều so với trường hợp xấu nhất được đo trong xưởng thực tế (60% đến 65% RH). Ảnh hưởng của độ ẩm đối với quá trình này là rất phổ biến. Chúng tôi đã thực hiện một thử nghiệm và đặt một chất nền sạch trong tủ lạnh của hội thảo trong nửa giờ cho đến khi nó nguội đến nhiệt độ điểm sương cần thiết cho hội thảo có độ ẩm thấp. Khi được kiểm tra bằng bút dyne, giá trị dyne đã giảm từ>40 xuống còn 37 dyne. Bởi vì điều này là đủ để giải thích ảnh hưởng của độ ẩm đối với quá trình, ở độ ẩm cao và nhiệt độ phòng, tác động sẽ lớn hơn và giá trị dyne chắc chắn sẽ giảm mạnh hơn.