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Blog de PCB - Proceso de Nivelación de soldadura de aire caliente hasl para PCB

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Proceso de Nivelación de soldadura de aire caliente hasl para PCB

2022-01-23
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Author:PCB

Hasl = la tecnología de nivel de soldadura por aire caliente es actualmente una tecnología relativamente madura, pero debido a que su proceso se encuentra en un entorno dinámico de alta temperatura y alta presión, su calidad es difícil de controlar y estabilizar. Este artículo presentará algunas experiencias en el control del proceso de nivel de soldadura por aire caliente (hasl).


El recubrimiento de soldadura hasl Hal es un proceso de reprocesamiento ampliamente utilizado en las fábricas de placas de circuito en los últimos años. En realidad es un proceso que combina soldadura por inmersión con hasl para recubrir soldadura eutéctica en agujeros metálicos de PCB y cables impresos. El proceso consiste en sumergir primero el flujo en el pcb, luego en la soldadura fundida, y luego pasar entre los dos cuchillos de aire, soplando el exceso de soldadura en el PCB con aire comprimido caliente en el cuchillo de aire, eliminando el exceso de soldadura en el agujero metálico para obtener una capa de soldadura brillante, plana y uniforme.


La ventaja más destacada del recubrimiento de soldadura hasl es que la composición del recubrimiento siempre se mantiene sin cambios, protege completamente los bordes del PCB y puede controlar el espesor del recubrimiento a través de un cuchillo de aire. El recubrimiento y el cobre de la matriz se combinan entre sí y tienen una buena humectabilidad, soldabilidad y resistencia a la corrosión. Como reprocesamiento de los pcb, su calidad afecta directamente la apariencia, la resistencia a la corrosión de los PCB y la calidad de soldadura de los clientes. Cómo controlar el proceso es una preocupación para los fabricantes de pcb. A continuación, hablemos de algunas experiencias en el control de su control de procesos en el hasl vertical más utilizado.

Placa de circuito impreso hasl


Selección y aplicación de flujos

El flujo para el medidor de nivel de soldadura por aire caliente es un flujo especial. Su función en hasl es activar la superficie de cobre expuesta en el PCB y mejorar la humectabilidad de la soldadura en la superficie de cobre. Asegúrese de que la superficie del laminado no se sobrecalienta, proporcione protección a la soldadura al enfriarse después de la nivelación, evite la oxidación de la soldadura y evite que la soldadura se adhiera al recubrimiento de resistencia a la soldadura para evitar que la soldadura se puente entre las almohadillas. Los flujos de desecho pueden limpiar la superficie de la soldadura, y los óxidos de soldadura se descargan con los flujos de desecho.


Los flujos especiales para el nivel de soldadura por aire caliente deben tener las siguientes características:

1. debe ser un flujo soluble en agua, biodegradable y no tóxico.

El flujo soluble en agua es fácil de limpiar, dejando menos residuos en la superficie de la placa de PCB y no forma contaminación iónica en la superficie de la placa de pcb. La biodegradación se puede descargar sin tratamiento especial, lo que cumple con los requisitos ambientales y reduce en gran medida el daño al cuerpo humano.


2. tiene una buena actividad

En cuanto a la actividad, es decir, eliminar la capa de óxido de la superficie del cobre y mejorar las características de humectabilidad de la soldadura en la superficie del cobre, generalmente se agrega un activado a la soldadura. A la hora de elegir, se debe tener en cuenta una buena actividad y una corrosión mínima del cobre para reducir la solubilización del cobre en la soldadura y reducir los daños causados al equipo por el humo.

La actividad del flujo se refleja principalmente en la capacidad de carga de Estaño. Debido a las diferentes sustancias activas utilizadas en varios flujos, su actividad también es diferente. Alto flujo activo, con buenas propiedades de estaño en almohadillas densas, parches, etc. Por el contrario, la superficie de la placa es propensa a la exposición al cobre, y la actividad de la sustancia activa también se refleja en el brillo y la integridad de la superficie del Estaño.


3. estabilidad térmica

Proteger el aceite verde y la matriz del impacto de las altas temperaturas.


4. debe tener cierta viscosidad

Hasl requiere que el flujo tenga cierta viscosidad, lo que determina la fluidez del flujo. Para proteger completamente la superficie de la soldadura y el laminado, el flujo debe tener cierta viscosidad. Los flujos de baja viscosidad se adhieren fácilmente a la superficie de los laminados y son fáciles de puente en lugares densos como el ic.


5. acidez adecuada

Los flujos ácidos y altos son fáciles de quitar los bordes de la capa de soldadura antes de pulverizar el pcb, y sus residuos pueden causar fácilmente ennegrecimiento y oxidación de la superficie del Estaño después de pulverizar la placa durante mucho tiempo. El pH del flujo general es de aproximadamente 2,5 - 3,5 a 5.


Otras propiedades se reflejan principalmente en los efectos sobre el operador y los costos operativos, como olores, sustancias altamente volátiles, humo, área de recubrimiento por unidad, etc. el fabricante debe elegir sobre una base experimental.

Durante el ensayo, se pueden probar y comparar las siguientes propiedades una por una.

1. planitud, brillo, si el agujero está bloqueado

2. actividad: seleccione un PCB SMD fino y denso para probar su capacidad de carga de Estaño.

3. los PCB deben aplicarse con flujo durante 30 minutos. Después de la limpieza, se debe usar cinta adhesiva para probar la descamación del aceite Verde.

4. coloque la placa de pulverización durante 30 minutos para probar si su superficie de estaño se vuelve negra.

5. residuos después de la limpieza

6. si los bits IC densos están conectados.

7. si el estaño cuelga en la parte posterior de la chapa (tablero de fibra de vidrio, etc.).

8. humo

9. volatilidad, tamaño del olor, necesidad de añadir diluyentes

10. si hay espuma al limpiar.


Control y selección de los parámetros del proceso de nivel de soldadura por aire caliente

Los parámetros del proceso hasl incluyen la temperatura de soldadura, el tiempo de inmersión, la presión del cuchillo de aire, la temperatura del cuchillo de aire, el ángulo del cuchillo de aire, el espaciamiento del cuchillo de aire y la velocidad de ascenso del pcb. A continuación se discutirá el impacto de estos parámetros de proceso en la calidad de los pcb.


1. tiempo de inmersión en estaño

El tiempo de inmersión en Estaño tiene mucho que ver con la calidad del recubrimiento. Durante el proceso de inmersión, el cobre y el Estaño de la matriz en la soldadura forman una capa de compuesto metálico en el IMC y una capa de recubrimiento de soldadura en el conductor. El proceso anterior suele tardar entre 2 y 4 segundos, durante los cuales se pueden formar buenos compuestos intermetálicos. Cuanto más tiempo dure, más gruesa será la soldadura. Sin embargo, si el tiempo es demasiado largo, el sustrato del PCB se estratificará y el aceite verde se ampollará. Si el tiempo es demasiado corto, es fácil producir semiinmersión, lo que hace que la superficie del Estaño se vuelva blanca localmente y la superficie del Estaño sea áspera.


2. temperatura del baño

La soldadura común para la temperatura de soldadura de PCB y componentes electrónicos es la aleación de plomo 37 / estaño 63, con un punto de fusión de 183 grados centígrados. Cuando la temperatura de la soldadura es de 183 a 221 grados celsius, la capacidad de formar compuestos intermetálicos con cobre es muy pequeña. A 221 grados centígrados, la soldadura entra en la zona de humectación, con un rango de 221 a 293 grados centígrados. Teniendo en cuenta que la placa es fácil de dañar a altas temperaturas, la temperatura de soldadura debe ser más baja. El estudio encontró que 232 grados centígrados es la temperatura de soldadura teóricamente más adecuada, mientras que en la práctica, unos 250 grados centígrados se pueden establecer como la temperatura óptima.


3. presión del cuchillo de aire

Después de la soldadura, hay demasiada soldadura en el PCB y casi todos los agujeros metálicos están bloqueados por la soldadura. La función del cuchillo de viento es soplar el exceso de soldadura y conducir el agujero de metal sin reducir demasiado el diámetro del agujero de metal. La energía utilizada para lograrlo es proporcionada por la presión y el caudal del cuchillo de viento. Cuanto mayor sea la presión, más rápido será el flujo y más delgado será el espesor del recubrimiento de soldadura. Por lo tanto, la presión de la hoja es uno de los parámetros más importantes del nivel de soldadura por aire caliente (hasl). La presión general del cuchillo de aire es de 0,3 - 0,5 mpa.

La presión antes y después del cuchillo de aire se controla generalmente como grande y pequeño delante y detrás, con una diferencia de presión de 0,05 mpa. de acuerdo con la distribución de la geometría de la superficie de la placa, la presión del cuchillo de aire antes y después se puede ajustar adecuadamente para garantizar que la posición del IC sea plana y que el parche no tenga protuberancias. Los valores específicos se muestran en las instrucciones de fábrica de la máquina de pulverización de estaño de la fábrica.


4. temperatura del cuchillo de aire

El aire caliente del cuchillo de aire tiene poco efecto en los PCB y la presión del aire. Sin embargo, aumentar la temperatura en el cuchillo de aire ayuda a expandir el aire. Por lo tanto, cuando la presión es constante, aumentar la temperatura del aire puede proporcionar un mayor volumen de aire y un flujo más rápido, generando así una mayor fuerza de nivelación. La temperatura del cuchillo de aire tiene un cierto impacto en la apariencia del recubrimiento de soldadura después de la nivelación. Cuando la temperatura del cuchillo de aire es inferior a 93 grados celsius, la superficie del recubrimiento se oscurece. A medida que aumenta la temperatura del aire, el recubrimiento oscurecido tiende a disminuir. A 176 grados centígrados, la apariencia oscura desapareció por completo. Por lo tanto, la temperatura mínima del cuchillo de aire no debe ser inferior a 176 grados centígrados. Por lo general, para obtener una buena planitud de la superficie de estaño, la temperatura del cuchillo de aire se puede controlar entre 300 y 400 grados centígrados.


5. espaciamiento de las hojas

Cuando el aire caliente de la hoja sale de la boquilla, el flujo se ralentiza y el grado de desaceleración es proporcional al cuadrado de la distancia entre las hojas. Por lo tanto, cuanto mayor sea la distancia, menor será la velocidad del aire y menor será la fuerza de nivelación. La distancia entre los cuchillos de aire es generalmente de 0,95 - 1,25 cm. la distancia entre los cuchillos de aire no debe ser demasiado pequeña, de lo contrario el aire producirá fricción en el pcb, lo que no es bueno para la superficie de la placa. La distancia entre las cuchillas superior e inferior suele mantenerse en unos 4 mm, lo que es demasiado grande para producir salpicaduras de soldadura.


6. ángulo de la hoja

El ángulo de la placa de circuito barrida por el cuchillo de aire afectará el espesor del recubrimiento de soldadura. Si el ángulo no se ajusta adecuadamente, el espesor de la soldadura a ambos lados del PCB será diferente, lo que también puede causar salpicaduras de soldadura fundida y ruido. El ángulo de la mayoría de los cuchillos de aire delanteros y traseros se ajusta a 4 grados hacia abajo, ajustándose ligeramente de acuerdo con el tipo de placa específico y el ángulo de Distribución geométrica de la superficie de la placa.


7. velocidad de ascenso de los PCB

Otra variable asociada al nivel de soldadura por aire caliente (hasl) es la velocidad de paso entre las palas, es decir, la velocidad de ascenso del cinta transportadora, que afecta el grosor de la soldadura. La velocidad es más lenta y sopla más aire en el pcb, por lo que la soldadura es más delgada. Por el contrario, la soldadura es demasiado gruesa e incluso bloquea los agujeros del tapón.


8. temperatura y tiempo de precalentamiento

El objetivo del precalentamiento es aumentar la actividad del flujo y reducir el impacto térmico. La temperatura general de precalentamiento es de 343 grados centígrados. Cuando se precalienta durante 15 segundos, la temperatura de la superficie del PCB puede alcanzar unos 80 grados centígrados. Algunos niveles de soldadura por aire caliente (hasl) no tienen proceso de calentamiento.

Placa de circuito impreso hasl


Uniformidad del espesor del recubrimiento de soldadura

El espesor de la soldadura aplicada al nivel de soldadura por aire caliente es básicamente uniforme. Sin embargo, con los cambios en los factores geométricos de los cables impresos, el efecto de Nivelación de la soldadura por cuchillo de aire también ha cambiado, por lo que el espesor del recubrimiento de soldadura de hasl también ha cambiado. Por lo general, los cables impresos paralelos a la dirección de Nivelación tienen poca resistencia al aire y una gran fuerza de nivelación, por lo que el recubrimiento es más delgado. Los cables impresos perpendiculares a la dirección de Nivelación tienen una gran resistencia al aire y un pequeño efecto de nivelación, por lo que el recubrimiento es más grueso y el recubrimiento de soldadura en los agujeros metálicos no es uniforme. Debido a que la soldadura se encuentra en un entorno dinámico de fuerte presión y alta temperatura tan pronto como se levanta del horno de estaño de alta temperatura, es difícil obtener una superficie de estaño completamente uniforme y plana. Sin embargo, se puede hacer lo más plano posible ajustando los parámetros.


1. selección de flujos activos y soldadura

El flujo es el principal factor que afecta la planitud de la superficie del Estaño. Con un buen flujo activo se puede obtener una superficie de estaño relativamente plana, brillante y completa.

La soldadura debe ser de aleación de plomo - Estaño de alta pureza y flotar regularmente en cobre para garantizar que su contenido de cobre sea inferior al 0,03%. para más detalles, consulte la carga de trabajo y los resultados de las pruebas.


2. ajuste del equipo

El cuchillo de aire es un factor directo para ajustar la planitud de la superficie del Estaño. El ángulo del cuchillo de aire, los cambios en la presión y la diferencia de presión del cuchillo de aire antes y después, la temperatura del cuchillo de aire, el espaciamiento del cuchillo de aire (distancia vertical, distancia horizontal) y la velocidad de elevación tendrán un gran impacto en la superficie del tablero. Para diferentes tipos de placas, los valores de los parámetros son diferentes. Algunas máquinas de pulverización de estaño tecnológicamente avanzadas están equipadas con microcomputadoras que almacenan los parámetros de varios tipos de placas en computadoras para ajustes automáticos.

Los cuchillos de aire y las guías deben limpiarse regularmente. Los residuos de la brecha del cuchillo de aire deben limpiarse cada dos horas. Cuando la producción es grande, la densidad de limpieza debe aumentar.


3. preprocesamiento

El tratamiento de micro - grabado también tiene un gran impacto en la planitud de la superficie del Estaño. Si la profundidad del micro - grabado es demasiado baja, es difícil que el cobre y el estaño formen compuestos de cobre y estaño en la superficie, lo que resulta en una superficie áspera de estaño local; Los malos estabilizadores en la solución de micro - grabado pueden causar una velocidad de grabado de cobre demasiado rápida y desigual, y una superficie de estaño desigual. En general, se recomienda el uso del sistema aps.

Para algunos tipos de placas, a veces es necesario pretratamiento de la bandeja de horno, lo que también puede tener un cierto impacto en la planitud del Estaño.


4. control de preprocesamiento

Debido a que el nivel de soldadura por aire caliente (hasl) es el último tratamiento, muchos procesos anteriores tienen un cierto impacto en él, como la mala carga de estaño debido al desarrollo sucio. El fortalecimiento del control de los procesos anteriores puede reducir considerablemente el problema del nivel de soldadura por aire caliente (hasl).

A pesar del espesor desigual del recubrimiento de soldadura del hasl mencionado anteriormente, puede cumplir con los requisitos de mil - STD - 275d.