Präzisions-Leiterplattenherstellung, Hochfrequenz-Leiterplatten, mehrschichtige Leiterplatten und Leiterplattenbestückung.
PCBA-Technologie

PCBA-Technologie - Die Rolle der Feuchtigkeit im PCBA Herstellungsprozess

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PCBA-Technologie - Die Rolle der Feuchtigkeit im PCBA Herstellungsprozess

Die Rolle der Feuchtigkeit im PCBA Herstellungsprozess

2021-11-06
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Author:Downs

Feuchtigkeit spielt eine Schlüsselrolle in der PCBA-Herstellungsverfahren. Zu niedrig führt zu trockenen Dingen, erhöhte ESD, höhere Staubgehalte, Vorlagenöffnungen sind wahrscheinlicher blockiert, und Schablonenverschleiß. Es ist erwiesen, dass zu niedrige Luftfeuchtigkeit die Produktionskapazität direkt beeinflusst und reduziert. Zu hoch führt dazu, dass das Material feucht wird und Wasser absorbiert, Verursachung von Delamination, Popcorn-Effekt, und Lötkugeln. Feuchtigkeit reduziert auch den Tg-Wert des Materials und erhöht den dynamischen Verzug beim Reflow-Löten.

Der Einfluss von Feuchtigkeit im PCBA Herstellungsprozess

Feuchtigkeit hat viele Auswirkungen auf die Herstellung von PCBA. Im Allgemeinen ist Feuchtigkeit unsichtbar (außer bei Gewichtszunahme), aber die Folgen sind Poren, Hohlräume, Lötspritzer, Lötkugeln und unterfüllende Hohlräume.

Der zulässige Kontrollbereich?

In nahezu allen Beschichtungsverfahren (Spin Coating, Masken- und Metallbeschichtung in der Silizium-Halbleiterfertigung) ist die akzeptierte Maßnahme die Regelung des Taupunkts entsprechend der Substrattemperatur. Die Substratmontageindustrie hat sich jedoch nie mit Umweltfragen befasst. Ein Thema, das Aufmerksamkeit verdient (obwohl wir Umweltkontrollrichtlinien und verschiedene Parameter veröffentlicht haben, die im globalen Verbraucherteam kontrolliert werden sollten).

Da sich der Herstellungsprozess von Geräten hin zu feineren funktionalen Merkmalen entwickelt, werden unsere Prozessanforderungen durch kleinere Komponenten und Substrate mit höherer Dichte den Umweltanforderungen der Mikroelektronik- und Halbleiterindustrie angepasst.

Leiterplatte

Wir kennen bereits das Problem der Staubbekämpfung und die Probleme, die es mit der Ausrüstung und dem Prozess bringt. Wir müssen jetzt wissen, dass hohe Luftfeuchtigkeit (IPC-STD-020) auf Bauteilen und Substraten zu Materialleistungs-, Prozess- und Zuverlässigkeitsproblemen führen kann.

Wenn die relative Luftfeuchtigkeit etwa 20% RH ist, Es gibt eine Monoschicht der Wasserstoffbindung von Wassermolekülen auf der PCB-Substrat und die PCB-Pad, which is bonded to the surface (not visible). Wassermoleküle bewegen sich nicht. In diesem Zustand, auch in Bezug auf elektrische Eigenschaften, Wasser ist harmlos und gutartig. Einige Trocknungsprobleme können auftreten, abhängig von den Lagerbedingungen des Substrats in der Werkstatt. Zur Zeit, Die Feuchtigkeit auf der Oberfläche tauscht Feuchtigkeit aus und verdampft, um eine konstante Monoschicht zu erhalten.

Die weitere Bildung der Monoschicht hängt von der Aufnahme von Wasser auf der Oberfläche des Substrats ab. Epoxid, Flussmittel und OSP haben alle eine hohe Wasseraufnahme, Metalloberflächen jedoch nicht.

Der Einfluss der Feuchtigkeit in der PCBA-Herstellung Wenn die relative Luftfeuchtigkeit RH-Ebene in Bezug auf den Taupunkt steigt, absorbiert das Metallpad (Kupfer) mehr Feuchtigkeit und durchläuft sogar das OSP, um eine multimolekulare Schicht (Multilayer) zu bilden. Der Schlüssel ist, dass sich eine große Menge an Wasser in der zwanzigsten Schicht ansammelt und über der Monoschicht Elektronen fließen können, und aufgrund der Anwesenheit von Schadstoffen werden Dendriten oder CAF gebildet. Wenn es nahe an der Taupunkttemperatur (Taupunkt/Kondensation) ist, absorbiert die poröse Oberfläche wie das Substrat leicht eine große Menge Wasser, und wenn es niedriger als die Taupunkttemperatur ist, absorbiert die hydrophile Oberfläche erheblich eine große Menge Wasser. Für unseren elektronischen Montageprozess, wenn die Feuchtigkeit, die von der dichten Oberfläche absorbiert wird, eine kritische Menge erreicht, führt dies zu einer Abnahme der Flussmitteleffizienz, Abgase während des Unterfülls und Reflow-Lötens und schlechter Lötpastenfreigabe während des Schablonendrucks usw. Problem.

Lötpaste

Der Einfluss der Luftfeuchtigkeit bei der Herstellung von PCBA. Tatsächlich hat Lotpaste einen ähnlichen Prozess wie Beschichtungsmaterialien wie Farbe. Um die Lotpaste effektiv aus den Schablonenöffnungen zu lösen, muss möglichst viel Flussmittel auf die Oberfläche des Substrats geklebt werden. Lötpaste nahe dem Taupunkt der Umgebung verringert die Klebkraft, was zu einer schlechten Lötpastenabgabe führt.

Die Lufttemperatur der Steuergeräteeinheit sollte den Metallbeschichtungsregeln in Bezug auf den Taupunkt so weit wie möglich folgen, das heißt, für die Metallbeschichtung, wie Gold oder Zinn, sollte die Substrattemperatur die Taupunkttemperatur von 4± 1 Grad Celsius nicht überschreiten. Für poröse/hydrophile Oberflächen wie OSP sollte die Mindesttemperatur, die wir benötigen, â­5 Grad Celsius betragen.

DEK-Druckeinstellungen

In der Werkstatt stellte DEK ECU tatsächlich eine Temperatur von 26° Celsius ein. Die relative Luftfeuchtigkeit der inneren Umgebung beträgt 45% RH, und die Taupunkttemperatur des Substrats berechnet unter der inneren Umgebung ist 15° Celsius. Die kälteste Substrattemperatur, die vor dem Betreten des Siebdruckers aufgezeichnet wird, ist 19° Celsius, ΔT (die Differenz zwischen Substrattemperatur und Taupunkt) ist (19° Celsius-15 Grad Celsius) 4° Celsius, die nur die Metallsicherheitsbeschichtung ASTM und ISO-Beschichtungsspezifikationen (Minimum 4±1 Grad Celsius) niedrige Grenze erfüllt, aber Produktionsvorgänge vor Ort können fehlschlagen. Die Spezifikation der porösen Oberflächenbeschichtung erfordert, dass die Substrattemperatur höher als 5° Celsius ist, so dass wir davon ausgehen können, dass das Substrat Feuchtigkeit absorbiert.

Wenn wir ein kaltes Substrat (19° Celsius) auf andere Geräte legen, wie Fuji-Geräte, bei denen die Werkstattfeuchte größer als 60%RH ist, haben wir ein ΔT von 2° Celsius, das die Anforderungen der ASTM/ISO-Beschichtungsspezifikationen überhaupt nicht erfüllt. Weil das Substrat zu nass ist. Eine gute Einstellung für die Optimierung sollte â¥5°C über dem Taupunkt sein.

Der Einfluss der Luftfeuchtigkeit bei der Messung von PCBA-Fertigungswerkstätten

Die von der Substratoberfläche absorbierte Feuchtigkeit hängt von der Oberflächentemperatur, der Umgebungslufttemperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit (Taupunkt) ab. Wenn die Substrattemperatur nahe dem Taupunkt liegt, ist das Pad aufgrund der Bildung einer dicken mehrmolekularen Wasserschicht nass, was dazu führt, dass die Haftung der Lötpaste usw. (Viskosität) niedrig ist, was zu einer schlechten Freisetzung von Lötpaste in der Öffnung der Schablone führt.

Im Folgenden ist die kritische Temperatur berechnet nach den verschiedenen Temperatur- und Feuchtebereichen der Werkstattsituation. Es werden drei Substrattemperaturen von 19° Celsius, 20° Celsius und 21° Celsius erfasst. Abbildung 1 zeigt den sicheren Werkstattfeuchte- und Temperaturbereich, um Feuchtigkeitsaufnahme zu vermeiden (die innere Umgebung der Ausrüstung muss gemessen werden).

Je höher die Substrattemperatur, desto geringer sind die Anforderungen an die Werkstattumgebung.

Taupunktprüfung (Dyne-Wert)

When the humidity increases (>50% RH), die Oberflächentemperatur des PCB-Substrat liegt im Bereich von 4 bis 5 Grad Celsius nahe der Taupunkttemperatur, und alle Substratoberflächen haben schlechte Benetzung. Wir konzipierten einen Test mit einer relativen Innenfeuchte von 43% RH, which is basically far lower than the worst case (60% to 65% RH) of the actual workshop measured. Der Einfluss von Feuchtigkeit auf den Prozess ist sehr häufig. Wir führten einen Test durch und legten ein sauberes Substrat für eine halbe Stunde in den Kühlschrank in der Werkstatt, bis es auf die Taupunkttemperatur gekühlt wurde, die von der Niederfeuchtewerkstatt gefordert wurde.. Bei Prüfung mit einem Dyne Pen, the dyne value had dropped from> 40 dyne to 37 dyne. Denn das reicht aus, um den Einfluss der Feuchtigkeit auf den Prozess zu erklären, Der Einfluss wird bei hoher Luftfeuchtigkeit und Raumtemperatur größer sein, und der Dyne-Wert wird definitiv stärker fallen.