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Heißluftlöser Level (HASL) Prozess für PCB
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Heißluftlöser Level (HASL) Prozess für PCB

Heißluftlöser Level (HASL) Prozess für PCB

2022-01-23
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Author:pcb

Die Heißluftlöser-Level-Technologie (HASL) ist derzeit eine relativ ausgereifte Technologie, aber ihre Qualität ist schwierig zu kontrollieren und zu stabilisieren, da sich ihr Prozess in einer dynamischen Umgebung mit hoher Temperatur und hohem Druck befindet. Dieses Papier wird einige Erfahrungen mit der Prozesssteuerung von Heißluftlösern (HASL) vorstellen.


Hal (allgemein bekannt als Zinnsprühen) ist ein Nachbearbeitungsverfahren, das in den letzten Jahren in Leiterplattenfabriken weit verbreitet ist. Es ist tatsächlich ein Prozess der Beschichtung von eutektischem Lot in metallisierten Löchern von Leiterplatten und gedruckten Drähten durch Kombination von Immersionsschweißen und Heißluftlöser Level (HASL). Das Verfahren besteht darin, zuerst den Lotfluss auf der Leiterplatte zu tauchen, dann in das geschmolzene Lot zu tauchen, dann zwischen den beiden Luftmessern zu passieren, das überschüssige Lot auf der Leiterplatte mit der heißen Druckluft im Luftmesser abzublasen und gleichzeitig das überschüssige Lot im Metallloch zu beseitigen, um eine helle, flache und gleichmäßige Lotbeschichtung zu erhalten.


Der herausragendste Vorteil der Lötbeschichtung mit Heißluftlötstufe (HASL) ist, dass die Beschichtungszusammensetzung die ganze Zeit unverändert bleibt, die Kante des Leiterkreises vollständig geschützt werden kann und die Beschichtungsdicke mit Luftmesser gesteuert werden kann; Die Beschichtung und das Basiskupfer sind miteinander verbunden, mit guter Benetzbarkeit, Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit. Als Nachbearbeitungsprozess der Leiterplatte beeinflusst ihre Qualität direkt das Aussehen, die Korrosionsbeständigkeit und die Kundenschweißqualität der Leiterplatte. Die Steuerung des Prozesses ist für Leiterplattenhersteller ein Anliegen. Als nächstes sprechen wir über einige Erfahrungen bei der Steuerung seiner Prozesssteuerung auf der am weitesten verbreiteten vertikalen Heißluftlöserebene (HASL).

PCB

Auswahl und Anwendung des Flusses

Das im Heißluftlöser-Level (HASL) verwendete Flussmittel ist ein spezielles Flussmittel. Seine Funktion im Heißluftlöser-Niveau (HASL) besteht darin, die freigelegte Kupferoberfläche auf der Leiterplatte zu aktivieren und die Benetzbarkeit des Lots auf der Kupferoberfläche zu verbessern; Stellen Sie sicher, dass die Oberfläche des Laminats nicht überhitzt wird, schützen Sie das Lot während des Abkühlens nach dem Nivellieren, verhindern Sie, dass das Lot oxidiert und verhindern Sie, dass das Lot an der Lotresistbeschichtung haftet, um zu verhindern, dass das Lot zwischen den Pads überbrückt; Der Abfallfluss kann die Lotoberfläche reinigen, und das Lotoxid wird mit dem Abfallfluss entladen.


Das spezielle Flussmittel für Heißluftlöser-Niveau (HASL) muss folgende Eigenschaften aufweisen:

1. Es muss wasserlöslicher Fluss, biologisch abbaubar und ungiftig sein.

Wasserlösliches Flussmittel ist leicht zu reinigen, mit weniger Rückständen auf der Leiterplattenoberfläche und bildet keine Ionenverschmutzung auf der Leiterplattenoberfläche; Der Bioabbau kann ohne spezielle Behandlung abgeführt werden, die die Anforderungen des Umweltschutzes erfüllt und den Schaden für den menschlichen Körper erheblich reduziert.

2. Es hat gute Aktivität

Was die Aktivität betrifft, das heißt, die Eigenschaft, die Oxidschicht auf der Kupferoberfläche zu entfernen und die Benetzbarkeit des Lots auf der Kupferoberfläche zu verbessern, wird Aktivator normalerweise zum Lot hinzugefügt. Bei der Auswahl sind sowohl gute Aktivität als auch minimale Korrosion zu Kupfer zu berücksichtigen, um die Löslichkeit von Kupfer im Löt zu verringern und die Beschädigung von Rauch an Geräten zu verringern.

Die Aktivität des Flusses spiegelt sich hauptsächlich in der Zinnbeladefähigkeit wider. Da die Wirkstoffe verschiedener Flüsse unterschiedlich sind, sind ihre Aktivitäten unterschiedlich. Hochaktivitätsfluss, gutes Zinn auf dichten Pads, Flecken usw; Im Gegenteil, Kupferexposition kann leicht auf der Plattenoberfläche auftreten, und die Aktivität von Wirkstoffen spiegelt sich auch in der Helligkeit und Ebenheit der Zinnoberfläche wider.

3. Thermische Stabilität

Schützen Sie grünes Öl und Substrat vor Stößen bei hohen Temperaturen.

4. Muss eine bestimmte Viskosität haben

Heißluftlötpegel (HASL) erfordert eine bestimmte Viskosität des Flusses, die die Fließfähigkeit des Flusses bestimmt. Um die Oberfläche von Lot und Laminat vollständig zu schützen, muss das Flussmittel eine bestimmte Viskosität haben. Das Flussmittel mit niedriger Viskosität ist leicht an der Oberfläche des Laminats anzuhaften (auch bekannt als Zinnhängung), und ist leicht an dichten Stellen wie IC zu überbrücken.

5. Geeigneter Säuregehalt

Der Lötfluss mit hohem Säuregehalt ist leicht, den Rand der Lötstoffschicht vor dem Sprühen der Platte abzuziehen, und sein Rückstand nach dem Spritzen der Platte für eine lange Zeit ist leicht, die Zinnoberfläche zu schwärzen und zu oxidieren. Der pH-Wert des allgemeinen Flusses beträgt 2.5-3.5 Etwa 5.


Andere Leistungen spiegeln sich vor allem in den Auswirkungen auf Betreiber und Betriebskosten wider, wie schlechter Geruch, hohe flüchtige Substanzen, großer Rauch, Einheitsbeschichtungsfläche usw. Hersteller sollten sie anhand von Versuchen auswählen.

Während des Versuchs können folgende Leistungen einzeln getestet und verglichen werden:

1. Ebenheit, Helligkeit, ob das Loch gesteckt wird

2. Aktivität: wählen Sie feine dichte SMD-Leiterplatte und testen Sie ihre Zinn-Ladefähigkeit.

3. Die Leiterplatte wird mit Flussmittel für 30 Minuten beschichtet. Nach der Reinigung ist das Grünölpeeling mit Klebeband zu prüfen.

4. Legen Sie die Sprühplatte für 30-Minuten und prüfen Sie, ob ihre Zinnoberfläche schwarz wird.

5. Rückstände nach Reinigung

6. Ob das dichte IC-Bit angeschlossen ist.

7. Ob Zinn auf der Rückseite der einzelnen Platte (Fiberglasplatte, etc.) aufgehängt wird.

8. Smog

9. Flüchtigkeit, Geruchsgröße, ob Verdünnungsmittel hinzugefügt werden muss

10. ob bei der Reinigung Schaum vorhanden ist.


Steuerung und Auswahl der Prozessparameter des Heißluftlösers (HASL)

Die Prozessparameter des Heißluftlösers (HASL) umfassen Löttemperatur, Eintauchzeit, Luftmesserdruck, Luftmessertemperatur, Luftmesserwinkel, Luftmesserabstand und steigende Geschwindigkeit der Leiterplatte. Der Einfluss dieser Prozessparameter auf die Leiterplattenqualität wird nachfolgend diskutiert.

1. Zinn-Tauchzeit:

Die Zinn-Tauchzeit hat eine große Beziehung zur Qualität der Lötbeschichtung. Während des Tauchschweißens bilden das Basiskupfer und Zinn im Lot eine Schicht aus Metallverbindung in IMC, und eine Schicht aus Lötbeschichtung wird auf dem Leiter gebildet. Der obige Prozess dauert im Allgemeinen 2-4 Sekunden, in denen gute intermetallische Verbindungen gebildet werden können. Je länger die Zeit, desto dicker ist das Lot. Wenn die Zeit jedoch zu lang ist, wird das Basismaterial der Leiterplatte geschichtet und grünes Öl wird blasen. Wenn die Zeit zu kurz ist, ist es einfach, ein halbes Eintauchen zu erzeugen, was zu lokaler Zinnoberfärbung und Zinnoberflächenrauhigkeit führt.

2. Badetemperatur:

Das Lot, das allgemein für die Schweißtemperatur von Leiterplatten und elektronischen Komponenten verwendet wird, ist Blei 37-Zinn 63 Legierung, und sein Schmelzpunkt ist 183 Grad Celsius. Wenn die Löttemperatur 183 Grad Celsius,221 Grad Celsius ist, ist die Fähigkeit, intermetallische Verbindungen mit Kupfer zu bilden, sehr gering. Bei 221 Grad Celsius tritt das Lot in die Benetzungszone ein, und der Bereich beträgt 221 Grad Celsius bis 293 Grad Celsius. Da die Platte bei hoher Temperatur leicht beschädigt werden kann, sollte die Löttemperatur niedriger sein. Es wird festgestellt, dass 232 Grad Celsius die theoretisch am besten geeignete Löttemperatur ist und ungefähr 250 Grad Celsius als beste Temperatur in der Praxis eingestellt werden kann.

3. Luftmesserdruck:

Nach dem Tauchschweißen befindet sich zu viel Lot auf der Leiterplatte und fast alle Metallisierungslöcher werden durch Löten blockiert. Die Funktion des Windmessers besteht darin, das überschüssige Lot abzublasen und das Metallisierungsloch zu leiten, ohne den Durchmesser des Metallisierungslochs zu stark zu verringern. Die dafür verwendete Energie wird durch den Druck und die Durchflussrate des Windmessers bereitgestellt. Je höher der Druck, desto schneller die Durchflussrate und desto dünner ist die Lötbeschichtdicke. Daher ist der Blattdruck einer der wichtigsten Parameter des Heißluftlösers (HASL). Im Allgemeinen ist der Luftmesserdruck 0.3-0.5mpa

Der Druck vor und nach dem Luftmesser wird im Allgemeinen als groß vorne und klein hinten gesteuert, und der Druckunterschied ist 0.05Mpa. Entsprechend der Verteilung der geometrischen Figuren auf der Leiterplattenoberfläche kann der vordere und hintere Luftmesserdruck angemessen eingestellt werden, um sicherzustellen, dass die IC-Position flach ist und der Patch keinen Vorsprung hat. Siehe das Werkshandbuch der Zinnspritzmaschine der Fabrik für spezifische Werte.

4. Temperatur des Luftmessers:

Die heiße Luft des Luftmessers hat wenig Einfluss auf die Leiterplatte und den Luftdruck. Die Erhöhung der Temperatur im Luftmesser hilft jedoch, die Luft zu erweitern. Wenn der Druck konstant ist, kann die Erhöhung der Lufttemperatur daher ein größeres Luftvolumen und eine schnellere Durchflussrate liefern, um eine größere Nivellierkraft zu erzeugen. Die Temperatur des Luftmessers hat einen bestimmten Einfluss auf das Aussehen der Lötbeschichtung nach dem Nivellieren. Wenn die Temperatur des Luftmessers niedriger als 93 Grad Celsius ist, verdunkelt sich die Beschichtungsoberfläche. Mit der Erhöhung der Lufttemperatur neigt die abgedunkelte Beschichtung dazu, abzunehmen. Bei 176 Grad Celsius verschwand das dunkle Aussehen vollständig. Daher darf die Mindesttemperatur des Luftmessers nicht niedriger als 176 Grad Celsius sein. Im Allgemeinen kann die Temperatur des Luftmessers zwischen 300 Grad Celsius.400 Grad Celsius gesteuert werden, um eine gute Zinnoberfläche zu erhalten.

5. Klingenabstand:

Wenn die heiße Luft in der Klinge die Düse verlässt, verlangsamt sich die Durchflussrate, und der Grad der Verlangsamung ist direkt proportional zum Quadrat des Blattabstands. Je größer der Abstand, desto kleiner die Luftgeschwindigkeit und desto geringer die Nivellierkraft. Der Abstand von Luftmessern ist im Allgemeinen 0.95-1.25cm. Der Abstand von Luftmessern sollte nicht zu klein sein, sonst erzeugt die Luft Reibung auf der Leiterplatte, die ungünstig für die Leiterplattenoberfläche ist. Der Abstand zwischen den oberen und unteren Klingen ist in der Regel auf ca. 4mm gehalten, was zu groß und anfällig für Lötspritzen ist.

6. Klingenwinkel:

Der Winkel des Luftmessers, der die Platte bläst, beeinflusst die Lötbeschichtdicke. Wenn der Winkel nicht richtig eingestellt wird, ist die Lötdicke auf beiden Seiten der Leiterplatte unterschiedlich, und geschmolzene Lötspritzer und Geräusche können ebenfalls verursacht werden. Der Winkel der meisten vorderen und hinteren Luftmesser wird auf 4° nach unten eingestellt, der entsprechend dem spezifischen Plattentyp und dem geometrischen Verteilungswinkel der Plattenoberfläche leicht eingestellt wird.

7. Steigende Geschwindigkeit der Leiterplatte:

Eine weitere Variable im Zusammenhang mit dem Heißluftlöser Level (HASL) ist die Geschwindigkeit des Übergangs zwischen den Klingen, das heißt die steigende Geschwindigkeit des Förderers, die die Dicke des Löts beeinflusst. Die Geschwindigkeit ist langsam, und es bläst mehr Luft auf die Leiterplatte, so dass das Lot dünn ist. Im Gegenteil, das Lot ist zu dick und blockiert sogar das Loch.

8. Vorwärmtemperatur und -zeit:

Der Zweck der Vorwärmung ist es, die Aktivität des Flusses zu verbessern und thermische Schocks zu reduzieren. Die allgemeine Vorwärmtemperatur beträgt 343 Grad Celsius. Beim Vorwärmen für 15-Sekunden kann die Oberflächentemperatur der Leiterplatte etwa 80° Celsius erreichen. Einige Heißluftlöserstufen (HASL) haben keinen Vorwärmprozess.

HASL Leiterplatte

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Gleichmäßigkeit der Lötbeschichtdicke

Die Lötdicke, die auf die Heißluftlöserebene (HASL) aufgetragen wird, ist grundsätzlich einheitlich. Mit der Änderung der geometrischen Faktoren von gedruckten Drähten ändert sich jedoch auch die Nivellierungswirkung des Luftmessers auf das Lot, so dass sich auch die Lötbeschichtdicke des Heißluftlösers (HASL) ändert. Im Allgemeinen hat der gedruckte Draht parallel zur Nivellierrichtung einen kleinen Luftwiderstand und eine große Nivellierkraft, so dass die Beschichtung dünner ist. Der gedruckte Draht senkrecht zur Nivellierungsrichtung hat einen großen Luftwiderstand und einen kleinen Nivellierungseffekt, so dass die Beschichtung dicker ist, und die Lötbeschichtung im metallisierten Loch ist auch ungleichmäßig. Da sich das Lot in einer dynamischen Umgebung von starkem Druck und hoher Temperatur befindet, sobald es aus dem Hochtemperatur-Zinnofen angehoben wird, ist es sehr schwierig, eine völlig gleichmäßige und flache Zinnoberfläche zu erhalten. Sie kann jedoch durch Parametrierung möglichst flach sein.

1. Wählen Sie aktiven Fluss und Lot

Flux ist der Hauptfaktor der Flachheit der Zinnoberfläche. Eine relativ flache, helle und vollständige Zinnoberfläche kann mit einem guten aktiven Fluss erhalten werden.

Bleizinnlegierung mit hoher Reinheit wird für das Löten ausgewählt, und Kupfer schwimmende Behandlung wird regelmäßig durchgeführt, um sicherzustellen, dass sein Kupfergehalt kleiner als 0,03%. Weitere Informationen finden Sie unter Workload und Testergebnisse.

2. Anpassung der Ausrüstung

Das Luftmesser ist der direkte Faktor, um die Ebenheit der Zinnoberfläche einzustellen. Der Luftmesserwinkel, die Änderung des vorderen und hinteren Luftmesserdrucks und der Druckdifferenz, der Luftmessertemperatur, des Luftmesserabstands (vertikaler Abstand, horizontaler Abstand) und der Hubgeschwindigkeit haben einen großen Einfluss auf die Plattenoberfläche. Für verschiedene Plattentypen sind die Parameterwerte unterschiedlich. Einige technologisch fortschrittliche Zinnspritzmaschinen sind mit Mikrocomputern ausgestattet, um die Parameter verschiedener Plattentypen im Computer für die automatische Einstellung zu speichern.

Das Luftmesser und die Führungsschiene sind regelmäßig zu reinigen. Die Rückstände des Luftmessers sind alle zwei Stunden zu reinigen. Wenn die Produktion groß ist, erhöht sich die Reinigungsdichte.

3. Vorbehandlung

Die Mikroätzbehandlung hat auch einen großen Einfluss auf die Ebenheit der Zinnoberfläche. Wenn die Mikroätztiefe zu niedrig ist, ist es für Kupfer und Zinn schwierig, Kupfer-Zinnverbindungen auf der Oberfläche zu bilden, was zu lokalen Zinnoberflächenrauhigkeiten führt; Schlechter Stabilisator in Mikroätzlösung führt zu übermäßiger und ungleichmäßiger Kupferätzgeschwindigkeit und unebener Zinnoberfläche. Das APS-System wird generell empfohlen.

Bei einigen Plattentypen ist manchmal eine Backplattenvorbereitung erforderlich, die auch einen gewissen Einfluss auf die Zinnivellierung hat.

4. Vorprozesskontrolle

Da der Heißluftlöser-Level (HASL) die letzte Behandlung ist, haben viele frühere Prozesse einen gewissen Einfluss darauf, wie schlechte Zinnbelastung durch unreine Entwicklung. Eine stärkere Steuerung früherer Prozesse kann die Probleme im Heißluftlöser-Level (HASL) erheblich reduzieren.

Obwohl die Lötbeschichtdicke des obigen Heißluftlösers (HASL) ungleichmäßig ist, kann es die Anforderungen von mil-std-275d erfüllen.