Blogue PCB - Processus de nivellement de soudure à air chaud hasl pour PCB

Hasl = hot air Brazing level Technology est actuellement une technologie relativement mature, mais sa qualité est difficile à contrôler et à stabiliser en raison du fait que son processus est dans un environnement dynamique de températures élevées et de pressions élevées. Cet article présentera quelques expériences dans le contrôle de processus de niveau de brasage à air chaud (hasl).

Hasl Weld Coating Hal est un procédé de post - traitement largement utilisé dans les usines de circuits imprimés ces dernières années. Il s'agit en fait d'un processus qui combine le soudage par immersion et hasl pour enduire une soudure eutectique dans les trous métallisés des circuits imprimés et des fils imprimés. Le processus consiste à tremper d'abord le flux sur le PCB, puis dans la soudure fondue, puis à passer entre deux lames d'air pour souffler l'excès de soudure sur le PCB avec de l'air comprimé chaud dans les lames d'air, tout en éliminant l'excès de soudure dans les trous métalliques pour obtenir un revêtement de soudure brillant, plat et uniforme.

L'avantage le plus important du revêtement de brasage hasl est que la composition du revêtement reste toujours la même, que les bords du PCB peuvent être entièrement protégés et que l'épaisseur du revêtement peut être contrôlée par un couteau à air. Le revêtement et le cuivre de base sont liés l'un à l'autre avec une bonne mouillabilité, soudabilité et résistance à la corrosion. En tant que post - traitement du PCB, sa qualité affecte directement l'apparence du PCB, sa résistance à la corrosion et la qualité de soudage du client. Comment contrôler le processus est une préoccupation pour les fabricants de PCB. Ensuite, nous allons parler de quelques - unes des expériences de contrôle de ses processus sur le hasl vertical le plus largement appliqué.

Carte de circuit imprimé hasl

Sélection et application des Fondants

Le flux utilisé pour les niveaux de brasage à air chaud (hasl) est un flux spécial. Son rôle dans hasl est d'activer la surface de cuivre exposée sur le PCB et d'améliorer la mouillabilité de la soudure sur la surface de cuivre. Assurez - vous que la surface du stratifié n'est pas surchauffée, offrez une protection à la soudure lorsqu'elle se refroidit après avoir été nivelée, Empêchez l'oxydation de la soudure et empêchez la soudure d'adhérer au revêtement de soudure d'arrêt pour empêcher la soudure de pontage entre les Plots. Le flux de soudure usé peut nettoyer la surface de la soudure et l'oxyde de soudure est évacué avec le flux de soudure usé.

Les flux spéciaux utilisés pour les niveaux de soudure à air chaud (hasl) doivent présenter les caractéristiques suivantes:

1. Doit être un fondu soluble dans l'eau, biodégradable et non toxique.

Le flux soluble dans l'eau est facile à nettoyer, il reste moins sur la surface de la carte PCB et ne forme pas de pollution ionique sur la surface de la carte PCB. La biodégradation peut être émise sans traitement spécial, répond aux exigences environnementales et réduit considérablement les risques pour le corps humain.

2. Bonne activité

Quant à l'activité, c'est - à - dire la propriété d'éliminer la couche d'oxyde à la surface du cuivre et d'améliorer la mouillabilité de la soudure à la surface du cuivre, il est courant d'ajouter un activateur à la soudure. Lors du choix, une bonne activité et une corrosion minimale du cuivre doivent être prises en compte afin de réduire la solubilité du cuivre dans la soudure et de réduire les dommages causés à l'équipement par la fumée.

L'activité des fluxants se manifeste principalement par leur capacité à transporter de l'étain. En raison des différentes substances actives utilisées par les différents fluxants, leur activité est également différente. Flux actif élevé, bonne compacité des tampons de soudure à l'étain, des patchs, etc.; Inversement, l'exposition au cuivre se produit facilement à la surface de la plaque et l'activité de la substance active se reflète également dans la brillance et la planéité de la surface de l'étain.

3. Stabilité thermique

Protège l'huile verte et le substrat contre les chocs à haute température.

4. Doit avoir une certaine viscosité

Hasl exige que le flux ait une certaine viscosité, ce qui détermine la fluidité du flux. Pour protéger complètement la surface de la soudure et du stratifié, le flux doit avoir une certaine viscosité. Le fondant de faible viscosité adhère facilement à la surface du stratifié et est facilement ponté dans des endroits denses tels que les IC.

5. Acidité appropriée

Le flux à haute acidité décolle facilement les bords de la couche de soudure avant de pulvériser le PCB, et ses résidus après une longue pulvérisation de la plaque peuvent facilement provoquer une oxydation noire de la surface de l'étain. Le pH du fondu général est de 2,5 à 3,5, soit environ 5.

D'autres propriétés se reflètent principalement dans l'impact sur le personnel d'exploitation et les coûts d'exploitation, tels que les odeurs désagréables, les substances volatiles élevées, les fumées importantes, la surface de revêtement unitaire, etc. le fabricant doit choisir sur une base expérimentale.

Au cours de l'essai, les performances suivantes peuvent être testées et comparées une par une

1. Planéité, luminosité, si le trou est bloqué

2. Activité: Choisissez un PCB SMD fin et dense pour tester sa capacité à transporter de l'étain.

3. Le PCB doit être enduit de flux pendant 30 minutes. Après le nettoyage, l'écaillage de l'huile verte doit être testé avec du ruban adhésif.

4. Laissez la plaque de pulvérisation pendant 30 minutes pour tester si sa surface d'étain devient noire.

5. Résidus après nettoyage

6. Si le BIT IC dense est connecté.

7. Si l'étain est accroché à l'arrière du placage (panneau de fibre de verre, etc.).

8. Fumée

9. Volatilité, taille de l'odeur, si besoin d'ajouter un diluant

10. S'il y a de la mousse lors du nettoyage.

Contrôle et sélection des paramètres du procédé hasl (hot air Brazing Level)

Les paramètres du processus hasl comprennent la température de soudure, le temps d'imprégnation, la pression du couteau à air, la température du couteau à air, l'angle du couteau à air, l'espacement du couteau à air et la vitesse de montée du PCB. L'impact de ces paramètres de processus sur la qualité du PCB est discuté ci - dessous.

1. Temps de trempage

Le temps de trempage a beaucoup à voir avec la qualité du placage. Lors du soudage au trempé, le cuivre de base et l'étain dans la soudure forment une couche de composé métallique dans l'IMC et un revêtement de soudure sur le conducteur. Le processus ci - dessus prend généralement 2 à 4 secondes, au cours desquelles de bons composés intermétalliques peuvent se former. Plus le temps passe, plus la soudure est épaisse. Cependant, si cela prend trop de temps, le substrat du PCB est stratifié et l'huile verte peut mousser. Si le temps est trop court, il est facile de produire un placage semi - immergé, ce qui entraîne un blancheur local de la surface de l'étain et une surface rugueuse de l'étain.

2. Température du bain

Température de soudage des PCB et des composants électroniques la soudure couramment utilisée est l'alliage plomb 37 / étain 63, dont le point de fusion est de 183 degrés Celsius. La capacité de former des composés intermétalliques avec le cuivre est très faible lorsque la température de la soudure est de 183 ° C - 221 ° c. À 221 ° C, la soudure entre dans la zone de mouillage, allant de 221 ° C à 293 ° c. Étant donné que la plaque est facilement endommagée à haute température, la température de soudage devrait être plus basse. L'étude a révélé que 232 degrés Celsius est la température de soudure la plus appropriée en théorie, tandis qu'environ 250 degrés Celsius peuvent être fixés comme la température optimale dans la pratique.

3. Pression du couteau à air

Il y a trop de soudure sur le PCB après le soudage au trempé et presque tous les trous métallisés sont bloqués par la soudure. Le rôle du couteau à vent est de souffler l'excès de soudure et de conduire le trou métallisé sans trop réduire le diamètre du trou métallisé. L'énergie utilisée pour ce faire est fournie par la pression et le débit du couteau à vent. Plus la pression est élevée, plus le débit est rapide et plus l'épaisseur du revêtement de soudure est mince. La pression de la lame est donc l'un des paramètres les plus importants du niveau de brasage à air chaud (hasl). La pression générale de lame d'air est 0.3-0.5mpa

La pression avant et arrière du couteau à air est généralement contrôlée par l'avant grand et arrière petit, la différence de pression est de 0,05 MPa. Selon la distribution de la géométrie de la surface de la plaque, la pression du couteau à air avant et arrière peut être ajustée de manière appropriée pour assurer la position de l'IC est plate et le patch n'a pas de bosse. Veuillez vous référer aux instructions d'usine de cette machine de pulvérisation d'étain d'usine pour les valeurs spécifiques.

4. Température du couteau à air

L'air chaud du couteau à air a peu d'effet sur le PCB et la pression de l'air. Cependant, augmenter la température dans le couteau à air peut aider à gonfler l'air. Ainsi, lorsque la pression est constante, l'augmentation de la température de l'air peut fournir un volume d'air plus important et un débit plus rapide, ce qui entraîne une force de nivellement plus importante. La température du couteau à air a une certaine influence sur l'apparence du revêtement de soudure après nivellement. Lorsque la température du couteau à air tombe en dessous de 93 degrés Celsius, la surface du revêtement devient sombre. À mesure que la température de l'air augmente, les revêtements sombres ont tendance à diminuer. À 176 degrés Celsius, l'aspect sombre a complètement disparu. Par conséquent, la température minimale du couteau à air ne doit pas être inférieure à 176 degrés Celsius. Généralement, pour obtenir une bonne planéité de surface de l'étain, la température du couteau à air peut être contrôlée entre 300 et 400 degrés Celsius.

5. Espacement des lames

Lorsque l'air chaud dans les aubes quitte la tuyère, le débit ralentit et le degré de ralentissement est proportionnel au carré de l'espacement des aubes. Ainsi, plus l'espacement est grand, moins la vitesse de l'air est grande et moins la force de nivellement est grande. L'espacement des lames d'air est généralement de 0,95 à 1,25 cm, l'espacement des lames d'air ne doit pas être trop petit, sinon l'air créera un frottement sur le PCB, ce qui est mauvais pour la surface de la plaque. La distance entre les lames supérieure et inférieure est généralement maintenue à environ 4 mm, ce qui est trop grand et peut facilement créer des éclaboussures de soudure.

6. Angle de lame

L'angle auquel le couteau à air purge la carte de circuit imprimé affecte l'épaisseur du revêtement de soudure. Si l'angle n'est pas ajusté correctement, l'épaisseur de la soudure sera différente des deux côtés du PCB, ce qui peut également entraîner des éclaboussures de soudure fondue et du bruit. L'angle de la plupart des lames d'air avant et arrière est ajusté vers le bas à 4 degrés, légèrement ajusté en fonction du type de plaque spécifique et de l'angle de distribution géométrique de la surface de la plaque.

7. Vitesse ascendante de PCB

Une autre variable liée au niveau de soudure à air chaud (hasl) est la vitesse de passage entre les aubes, c'est - à - dire la vitesse de montée du convoyeur, qui affecte l'épaisseur de la soudure. La vitesse est plus lente, il y a plus d'air soufflé sur le PCB, donc la soudure est plus mince. Au lieu de cela, la soudure est trop épaisse et peut même boucher les trous.

8. Température et temps de préchauffage

Le but du préchauffage est d'améliorer l'activité du fondant et de réduire les chocs thermiques. La température de préchauffage générale est de 343 degrés Celsius. Lorsque préchauffé pendant 15 secondes, la température de surface du PCB peut atteindre environ 80 degrés Celsius. Certaines nuances de soudure à air chaud (hasl) n'ont pas de processus de préchauffage.

Carte de circuit imprimé hasl

Uniformité de l'épaisseur du revêtement de soudure

L'épaisseur de la soudure appliquée au niveau de soudure à air chaud (hasl) est sensiblement uniforme. Cependant, à mesure que les facteurs géométriques du fil imprimé ont changé, l'effet de nivellement du couteau à air sur la soudure a également changé, de sorte que l'épaisseur du revêtement de soudure du niveau de soudure à air chaud (hasl) a également changé. En général, les fils imprimés parallèles à la direction de nivellement ont une faible résistance à l'air et une grande force de nivellement, de sorte que le revêtement est plus mince. Les fils imprimés perpendiculairement à la direction de nivellement ont une grande résistance à l'air et un faible effet de nivellement, de sorte que le revêtement est plus épais et que le revêtement de soudure dans les trous métallisés n'est pas uniforme. Il est difficile d'obtenir une surface d'étain parfaitement homogène et plane, car la soudure se trouve dans un environnement dynamique de forte pression et de températures élevées dès sa sortie du four à étain haute température. Cependant, il est possible de le rendre aussi plat que possible en ajustant les paramètres.

1. Choisissez le flux actif et la soudure

Le fondant est le principal facteur qui affecte la planéité de la surface de l'étain. L'utilisation d'un bon fondant actif permet d'obtenir une surface d'étain relativement plane, brillante et complète.

La soudure doit choisir un alliage de plomb - étain de haute pureté et subir régulièrement un traitement de flottaison du cuivre pour s'assurer que sa teneur en cuivre est inférieure à 0,03%.

2. Ajustement de l'équipement

Le couteau à air est un facteur direct pour ajuster la planéité de la surface de l'étain. L'angle du couteau d'air, les variations de pression et de pression différentielle avant et arrière du couteau d'air, la température du couteau d'air, l'espacement du couteau d'air (distance verticale, distance horizontale) et la vitesse de levage peuvent tous avoir une grande influence sur la surface de la plaque. Les valeurs des paramètres sont différentes pour différents types de plaques. Certaines machines de pulvérisation d'étain technologiquement avancées sont équipées de micro - ordinateurs qui stockent les paramètres de divers types de plaques dans l'ordinateur pour un ajustement automatique.

Les lames d'air et les guides doivent être nettoyés régulièrement. Les résidus interstitiels du couteau à air doivent être lavés toutes les deux heures. Lorsque le rendement est important, la densité de nettoyage doit augmenter.

3. Prétraitement

Le traitement de microgravure a également une grande influence sur la planéité de la surface de l'étain. Si la profondeur de la micro - gravure est trop faible, le cuivre et l'étain peuvent difficilement former des composés cuivre - étain en surface, ce qui entraîne une rugosité locale de la surface de l'étain; Un mauvais stabilisant dans la solution de microgravure peut entraîner une gravure du cuivre trop rapide et inégale et une surface d'étain inégale. Le système APS est généralement recommandé.

Pour certains types de plaques, un prétraitement de la plaque de cuisson est parfois nécessaire, ce qui peut également avoir un certain impact sur le nivellement de l'étain.

4. Contrôle de prétraitement

Parce que le niveau de soudure à air chaud (hasl) est le dernier traitement, de nombreux processus antérieurs peuvent avoir un certain impact sur elle, comme une mauvaise charge d'étain en raison d'un développement non propre. Un contrôle accru du processus précédent peut réduire considérablement les problèmes liés au niveau de brasage à air chaud (hasl).

Bien que l'épaisseur du revêtement de soudure de hasl ci - dessus ne soit pas uniforme, il peut répondre aux exigences de mil - STD - 275d.