Thông tin PCB - HASL quá trình san lấp mặt bằng hàn không khí nóng cho PCB

HASL=Công nghệ hàn ngang không khí nóng là công nghệ tương đối trưởng thành hiện nay, nhưng chất lượng của nó rất khó kiểm soát và ổn định vì quá trình của nó nằm trong môi trường năng động của nhiệt độ và áp suất cao. Bài viết này sẽ giới thiệu một số kinh nghiệm về kiểm soát quá trình mức hàn không khí nóng (HASL).

HASL hàn Coating Hal là một quá trình hậu xử lý được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy bảng mạch trong những năm gần đây. Nó thực sự là một quá trình trong đó hàn eutectic được phủ trong các lỗ kim loại của PCB và dây in bằng cách kết hợp hàn nhúng và HASL. Quá trình này là đầu tiên nhúng thông lượng vào PCB, sau đó nhúng nó vào hàn nóng chảy, và sau đó đi qua giữa hai dao không khí, thổi đi hàn dư thừa trên PCB bằng khí nén nóng từ dao không khí, trong khi loại bỏ hàn dư thừa từ các lỗ kim loại để có được một lớp phủ hàn sáng, phẳng và đồng nhất.

Ưu điểm nổi bật nhất của lớp phủ hàn HASL là thành phần lớp phủ luôn được giữ nguyên, có thể bảo vệ hoàn toàn các cạnh của PCB và độ dày lớp phủ có thể được kiểm soát bằng dao không khí. Lớp phủ và đồng cơ sở được kết hợp với nhau để có độ ẩm tốt, khả năng hàn và khả năng chống ăn mòn. Khi xử lý sau PCB, chất lượng của nó ảnh hưởng trực tiếp đến sự xuất hiện của PCB, khả năng chống ăn mòn và chất lượng hàn của khách hàng. Làm thế nào để kiểm soát quá trình là mối quan tâm của các nhà sản xuất PCB. Tiếp theo, chúng ta hãy nói về một số kinh nghiệm kiểm soát quá trình của nó trên HASL đứng được sử dụng rộng rãi nhất.

Lựa chọn và ứng dụng của thông lượng hàn

Thông lượng được sử dụng trong máy hàn không khí nóng là một thông lượng đặc biệt. Vai trò của nó trong HASL là kích hoạt bề mặt đồng tiếp xúc với PCB, cải thiện độ ẩm của hàn trên bề mặt đồng. Đảm bảo bề mặt của laminate không quá nóng, cung cấp bảo vệ cho hàn trong quá trình làm mát sau khi san lấp mặt bằng, ngăn chặn quá trình oxy hóa của hàn và ngăn chặn sự bám dính của hàn vào lớp hàn để ngăn chặn sự cầu nối giữa các tấm hàn. Chất thải thông lượng có thể làm sạch bề mặt hàn, và các oxit hàn được thải ra cùng với chất thải thông lượng.

Mức hàn không khí nóng Thông lượng đặc biệt phải có các tính năng sau:

1. Nó phải là thông lượng hòa tan trong nước, có thể phân hủy sinh học và không độc hại.

Thông lượng hòa tan trong nước dễ dàng làm sạch, ít dư lượng bề mặt bảng PCB và sẽ không tạo thành ô nhiễm ion trên bề mặt bảng PCB. Nó có thể được thải ra mà không cần xử lý đặc biệt sau khi phân hủy sinh học, phù hợp với yêu cầu bảo vệ môi trường và giảm đáng kể tác hại đối với cơ thể con người.

2. Hoạt động tốt

Đối với hoạt động, đó là đặc tính của việc loại bỏ lớp oxy hóa bề mặt đồng và cải thiện độ ẩm của hàn trên bề mặt đồng, một chất kích hoạt thường được thêm vào hàn. Khi lựa chọn, nên xem xét hoạt động tốt và ăn mòn tối thiểu đồng để giảm độ hòa tan của đồng trong chất hàn và giảm thiệt hại cho thiết bị do khói.

Hoạt động của chất hàn chủ yếu được phản ánh trong khả năng tải thiếc. Bởi vì các loại thông lượng khác nhau sử dụng các hoạt chất khác nhau, hoạt động của chúng cũng khác nhau. Thông lượng hoạt động cao, thiếc tốt trên miếng đệm dày đặc, miếng vá và như vậy; Ngược lại, việc đồng tiếp xúc với bề mặt tấm dễ dàng xảy ra và hoạt động của các hoạt chất cũng được phản ánh trong độ sáng và độ phẳng của bề mặt thiếc.

3. Ổn định nhiệt

Bảo vệ dầu xanh và chất nền khỏi nhiệt độ cao.

4. Phải có độ nhớt nhất định

HASL yêu cầu độ nhớt nhất định của thông lượng, điều này xác định tính lưu động của thông lượng. Để bảo vệ hoàn toàn bề mặt của hàn và laminate, thông lượng phải có độ nhớt nhất định. Thông lượng có độ nhớt thấp dễ dàng bám vào bề mặt của tấm laminate và dễ dàng được bắc cầu ở những nơi dày đặc như IC.

5. Độ axit thích hợp

Thông lượng có độ axit cao dễ bị bong ra khỏi cạnh của lớp hàn kháng trước khi phun PCB, và dư lượng sau khi phun tấm trong một thời gian dài có thể dễ dàng dẫn đến bề mặt thiếc bị đen và oxy hóa. Thông lượng chung có độ pH 2,5-3,5, khoảng 5.

Các tính chất khác chủ yếu được phản ánh trong ảnh hưởng đến người vận hành và chi phí vận hành, chẳng hạn như mùi hôi thối, chất dễ bay hơi cao, khói lớn, diện tích sơn đơn vị, v.v. Các nhà sản xuất nên chọn theo thử nghiệm.

Trong quá trình thử nghiệm, các tính chất sau đây có thể được kiểm tra và so sánh từng cái một

1. Độ phẳng, độ sáng, lỗ có bị chặn không

2. Hoạt động: Chọn PCB SMD tốt và dày đặc và kiểm tra khả năng tải thiếc của nó.

3. PCB nên được phủ thông lượng trong 30 phút. Sau khi làm sạch, bạn nên kiểm tra bong tróc dầu xanh bằng băng dính.

4. Đặt tấm phun trong 30 phút để kiểm tra xem bề mặt thiếc của nó có bị đen hay không.

5. Dư lượng sau khi làm sạch

6. Các bit IC dày đặc có được kết nối hay không.

7. Veneer (tấm sợi thủy tinh, v.v.) có treo thiếc ở mặt sau hay không.

8. Khói

9. Dễ bay hơi, kích thước mùi, nếu cần thêm chất pha loãng

10. Có bọt khi làm sạch.

Kiểm soát và lựa chọn các thông số quá trình cấp hàn không khí nóng

Các thông số quá trình HASL bao gồm nhiệt độ hàn, thời gian ngâm, áp suất dao không khí, nhiệt độ dao không khí, góc dao không khí, khoảng cách dao không khí và tốc độ tăng của PCB. Tác động của các thông số quá trình này đối với chất lượng PCB sẽ được thảo luận dưới đây.

1. Thời gian ngâm thiếc

Thời gian ngâm thiếc có liên quan nhiều đến chất lượng của lớp phủ hàn. Trong quá trình hàn ngâm, đồng và thiếc cơ bản trong hàn tạo thành một lớp hợp chất kim loại tạo thành IMC và một lớp phủ hàn trên dây dẫn. Quá trình trên thường mất 2-4 giây, trong đó các hợp chất intermetallic tốt có thể được hình thành. Thời gian càng dài, chất hàn càng dày. Tuy nhiên, nếu mất quá nhiều thời gian, chất nền của PCB sẽ được xếp lớp và dầu xanh sẽ sủi bọt. Nếu thời gian quá ngắn, nó có thể dễ dàng tạo ra một nửa ngâm, dẫn đến bề mặt thiếc cục bộ trở nên trắng và bề mặt thiếc thô.

2. Nhiệt độ tắm

Hàn thường được sử dụng cho nhiệt độ hàn PCB và linh kiện điện tử là hợp kim chì 37/thiếc 63 có điểm nóng chảy là 183 độ C. Khả năng tạo thành các hợp chất liên kim loại với đồng là rất nhỏ khi nhiệt độ hàn là 183 độ C - 221 độ C. Ở 221 độ C, hàn đi vào vùng ẩm, dao động từ 221 độ C đến 293 độ C. Xem xét rằng tấm dễ bị hư hỏng ở nhiệt độ cao, nhiệt độ hàn nên thấp. Nghiên cứu cho thấy về mặt lý thuyết, 232 độ C là nhiệt độ hàn thích hợp nhất, trong khi trên thực tế, khoảng 250 độ C có thể được đặt ở nhiệt độ tối ưu.

3. Áp suất dao không khí

Có quá nhiều hàn trên PCB sau khi ngâm, và gần như tất cả các lỗ kim loại bị chặn bởi hàn. Chức năng của dao gió là thổi ra lượng hàn dư thừa và hướng dẫn các lỗ kim loại mà không làm giảm đường kính của lỗ kim loại quá nhiều. Năng lượng được sử dụng để đạt được điều này được cung cấp bởi áp suất dao gió và tốc độ dòng chảy. Áp suất càng cao, tốc độ dòng chảy càng nhanh, độ dày lớp phủ hàn càng mỏng. Do đó, áp suất lưỡi dao là một trong những thông số quan trọng nhất đối với mức độ hàn không khí nóng (HASL). Áp suất dao không khí chung 0,3-0,5mpa

Áp suất phía trước và phía sau của dao không khí thường được kiểm soát ở phía trước và phía sau lớn, chênh lệch áp suất 0,05Mpa. Theo sự phân bố của hình học bề mặt bảng mạch, áp suất dao không khí phía trước và phía sau có thể được điều chỉnh thích hợp để đảm bảo vị trí IC bằng phẳng và miếng vá không bị phồng lên. Giá trị cụ thể xin tham khảo hướng dẫn xuất xưởng máy phun thiếc của nhà máy.

4. Nhiệt độ dao không khí

Không khí nóng của dao không khí ảnh hưởng rất ít đến PCB và áp suất không khí. Tuy nhiên, tăng nhiệt độ trong dao không khí giúp mở rộng không khí. Do đó, khi áp suất không đổi, tăng nhiệt độ không khí có thể cung cấp khối lượng không khí lớn hơn và tốc độ dòng chảy nhanh hơn, dẫn đến lực san lấp mặt bằng lớn hơn. Nhiệt độ của dao không khí có một số ảnh hưởng đến sự xuất hiện của lớp phủ hàn sau khi san lấp mặt bằng. Khi nhiệt độ dao không khí dưới 93 độ C, bề mặt lớp phủ sẽ tối hơn. Khi nhiệt độ không khí tăng, lớp phủ tối có xu hướng giảm. Ở 176 độ C, sự xuất hiện của bóng tối hoàn toàn biến mất. Do đó, nhiệt độ tối thiểu của dao không khí không được thấp hơn 176 độ C. Nói chung, để có được độ phẳng bề mặt thiếc tốt, nhiệt độ của dao không khí có thể được kiểm soát trong khoảng 300 độ C - 400 độ C.

5. Khoảng cách lưỡi

Khi không khí nóng trong lưỡi dao rời khỏi vòi phun, tốc độ dòng chảy chậm lại, tỷ lệ thuận với bình phương khoảng cách giữa các lưỡi dao. Do đó, khoảng cách càng lớn, tốc độ không khí càng nhỏ và lực san lấp mặt bằng càng thấp. Khoảng cách của dao không khí nói chung là 0,95-1,25cm. Khoảng cách của dao không khí không nên quá nhỏ, nếu không không khí sẽ tạo ra ma sát trên PCB, không tốt cho bề mặt bảng mạch. Khoảng cách giữa các lưỡi dao trên và dưới thường được giữ ở khoảng 4mm, quá lớn, dễ bắn tung tóe chất hàn.

6. Góc lưỡi dao

Góc thổi của dao không khí ảnh hưởng đến độ dày của lớp phủ hàn. Nếu góc không được điều chỉnh đúng cách, độ dày của hàn ở cả hai bên PCB sẽ khác nhau, và nó cũng có thể gây ra tiếng ồn và tiếng ồn của hàn nóng chảy. Góc của hầu hết các dao không khí phía trước và phía sau được điều chỉnh xuống 4 độ, điều chỉnh một chút theo loại tấm cụ thể và góc phân bố hình học của bề mặt tấm.

7. Tốc độ tăng của PCB

Một biến số khác liên quan đến mức độ hàn không khí nóng (HASL) là tốc độ đi qua giữa các lưỡi dao, tốc độ tăng của băng tải, ảnh hưởng đến độ dày của hàn. Chậm hơn và có nhiều không khí thổi trên PCB, vì vậy hàn mỏng. Ngược lại, hàn quá dày và thậm chí làm tắc nghẽn lỗ.

8. Nhiệt độ và thời gian làm nóng trước

Mục đích của preheating là để cải thiện hoạt động của thông lượng và giảm sốc nhiệt. Nhiệt độ khởi động chung là 343 độ C. Khi làm nóng trước 15 giây, nhiệt độ bề mặt của PCB có thể đạt khoảng 80 độ C. Một số lớp hàn không khí nóng (HASL) không có quá trình làm nóng trước.

Tính đồng nhất của độ dày lớp phủ hàn

Độ dày của hàn áp dụng cho mức hàn không khí nóng về cơ bản là đồng nhất. Tuy nhiên, với sự thay đổi của các yếu tố hình học của dòng in, hiệu ứng làm phẳng của dao không khí đối với hàn cũng sẽ thay đổi, do đó độ dày của lớp phủ hàn của hasl cũng sẽ thay đổi. Thông thường, các dòng in song song với hướng phẳng có ít lực cản đối với không khí và lực phẳng lớn, do đó lớp phủ mỏng hơn. Đường in vuông góc với hướng phẳng có sức đề kháng lớn đối với không khí và hiệu ứng phẳng nhỏ, vì vậy lớp phủ dày hơn và lớp phủ hàn trong lỗ kim loại hóa không đồng đều. Vì hàn nằm trong môi trường năng động của áp suất cao và nhiệt độ cao ngay khi nó được nâng lên khỏi lò hàn nhiệt độ cao, nên rất khó để có được bề mặt thiếc hoàn toàn bằng phẳng. Tuy nhiên, bạn có thể làm cho nó phẳng nhất có thể bằng cách điều chỉnh tham số.

1. Chọn thông lượng hoạt động và hàn

Thông lượng hàn là yếu tố chính ảnh hưởng đến độ phẳng của bề mặt thiếc. Một bề mặt thiếc tương đối phẳng, sáng và hoàn chỉnh có thể thu được bằng cách sử dụng các thông lượng hoạt động tốt.

Hợp kim chì-thiếc có độ tinh khiết cao nên được lựa chọn cho hàn và xử lý nổi đồng thường xuyên để đảm bảo hàm lượng đồng của nó dưới 0,03%. Xem chi tiết khối lượng công việc và kết quả kiểm tra.

2. Điều chỉnh thiết bị

Dao không khí là một yếu tố trực tiếp để điều chỉnh độ phẳng của bề mặt thiếc. Góc dao không khí, thay đổi áp suất dao không khí và chênh lệch áp suất ở phía trước và phía sau, nhiệt độ dao không khí, khoảng cách dao không khí (khoảng cách thẳng đứng, khoảng cách ngang) và tốc độ nâng đều có thể ảnh hưởng lớn đến bề mặt của tấm. Đối với các loại tấm khác nhau, giá trị tham số là khác nhau. Một số máy phun thiếc công nghệ tiên tiến được trang bị máy vi tính lưu trữ các thông số của các loại tấm khác nhau trong máy tính để điều chỉnh tự động.

Dao không khí và đường ray nên được làm sạch thường xuyên. Dư lượng khe hở của dao không khí nên được làm sạch mỗi hai giờ. Khi sản lượng lớn, mật độ làm sạch sẽ tăng lên.

3. Tiền xử lý

Việc xử lý vi khắc cũng có ảnh hưởng lớn đến độ phẳng của bề mặt thiếc. Nếu độ sâu microetch quá thấp, đồng và thiếc rất khó hình thành các hợp chất đồng-thiếc trên bề mặt, dẫn đến bề mặt thiếc cục bộ gồ ghề; Chất ổn định kém trong dung dịch microetch có thể dẫn đến tốc độ khắc đồng quá nhanh và không đồng đều và bề mặt thiếc không đồng đều. Hệ thống APS thường được khuyến nghị.

Đối với một số loại tấm, đôi khi cần phải xử lý trước các tấm nướng, điều này cũng có thể có một số tác động đến việc san lấp mặt bằng thiếc.

4. Kiểm soát tiền xử lý

Vì mức độ hàn không khí nóng (HASL) là phương pháp điều trị cuối cùng, nhiều quy trình trước đó có thể có một số tác động đến nó, chẳng hạn như tải thiếc kém do sự phát triển không sạch. Tăng cường kiểm soát các quy trình trước đó có thể làm giảm đáng kể các vấn đề với mức hàn không khí nóng (HASL).

Mặc dù độ dày lớp phủ hàn của HASL ở trên không đồng đều, nhưng yêu cầu của mil-std-275d có thể được đáp ứng.