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PCBのためのHotプロセス
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PCBのためのHotプロセス

2022-01-23
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Author:pcb

高温空気ソルソルレベル(hasl)技術は現在比較的成熟した技術であるが,そのプロセスが高温高圧の動的環境にあるため,その品質は制御及び安定化が困難である。熱風ソルバーレベル(hasl)プロセス制御の経験を紹介した。


ホットエアソルバーレベル(HASL)半田コーティングHAL(一般的にスズスプレーとして知られている)は、近年の回路基板工場で広く使用されている後処理プロセスです。実際には,プリント基板とプリントワイヤのメタライズされた穴の中に共晶はんだを浸漬溶接と熱風ソルバーレベル(hasl)を組み合わせて被覆するプロセスである。プロセスは、最初にプリント基板に半田フラックスを浸漬し、次に溶融はんだに浸漬し、次に2つのエアナイフの間を通過し、エアナイフで熱い圧縮空気を使用してプリント基板上の余分なはんだを吹き飛ばし、明るく、平らで均一なはんだコーティングを得るために同時に金属ホールの余分なはんだを除去する。


ホットエアハンダレベル(HASL)を用いた半田コーティングの最も優れた利点は、コーティング組成物が常に変化しないこと、プリント回路の端部が完全に保護され、コーティング厚さがエアナイフによって制御されることであるコーティングとベース銅とは、濡れ性、溶接性、耐食性が良好である。プリント基板のポストプロセスとして,その品質はプリント板の外観,耐食性及び顧客の溶接品質に直接影響する。プロセスを制御する方法は、回路基板製造業者にとって問題である。次に、最も広く使用されている垂直熱風ソルバーレベル(HASL)でのプロセス制御を制御するいくつかの経験について話しましょう。

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フラックスの選定と応用

熱風ソルバーレベル(HASL)で使用されるフラックスは、特別なフラックスです。ホットエアソルバーレベル(HASL)の機能は、プリント基板上の露出銅表面を活性化し、銅表面上のはんだの濡れ性を改善することであるラミネートの表面が過熱されていないことを保証し、平準化後の冷却中のはんだの保護を提供し、はんだが酸化されないようにし、はんだがパッド間で架橋するのを防止するためにソルダーレジストコーティングに付着するのを防止する廃棄物フラックスははんだ表面を清浄化でき,はんだフラックスは廃棄物フラックスで排出される。


熱風ソルバーレベル(hasl)のための特殊フラックスは以下の特徴を有する

水溶性フラックス、生分解性及び非毒性でなければならない。

水溶性フラックスは、基板表面上のより少ない残留物できれいにしやすく、基板表面にイオン汚染を形成しない生物分解は特別な処置なしで除かれることができます。

2 .良い活動

活性とは、すなわち、銅表面の酸化物層を除去し、銅表面のはんだの濡れ性を向上させる特性であり、通常、活性化剤がはんだに添加される。選定では,銅中の銅の溶解度を減少させ,装置への煙の損傷を低減するために,銅への良好な活性と最小腐食を考慮する。

フラックスの活性は主にtin負荷能に反映される。様々なフラックスによって使用される活性物質が異なるので、それらの活動は異なります。高い活動フラックス、高密度パッド、パッチなどの良い錫;一方,基板表面では銅の露出が起こりやすく,活性物質の活性もtin表面の明るさと平坦度に反映される。

熱安定性

高温の影響から緑の油と基質を保護してください。

ある粘度を持たなければならない

高温空気はんだレベル(hasl)はフラックスの流動性を決定する磁束のある粘度を必要とする。半田及び積層体の表面を完全に保護するためには、フラックスはある種の粘度を有する。低粘度のフラックスは、積層体(錫吊り下げとも呼ばれる)の表面に付着し易く、IC等の密な場所で架橋しやすい。

適切な酸度

ソルダーレジスト層のエッジを剥離する前に、高い酸性度を有するハンダフラックスを剥離させることが容易であり、長時間放置した後の残渣は、錫表面を黒色化して酸化することが容易である。一般的なフラックスのpHは2.5〜3.5程度である。


他の性能は、主に悪臭、高揮発性物質、大きな煙、単位コーティング面積などのオペレーターと運転コストに対する影響に反映されます。

トライアル中に、以下の性能をテストして比較することができます。

1 .平面度、明るさ、穴がふさがっているかどうか

(2)活動:微細な密なSMD回路基板を選択し、そのすず負荷能力を試験する。

回路基板は、30分間フラックスを塗布しなければならない。洗浄後、グリーンオイル剥離は粘着テープで試験する。

スプレープレートを30分置き、すず面が黒色になるかどうかをテストします。

洗浄後残渣

(6)密なICビットが接続されているかどうか。

1つのパネル(ファイバーグラスボードなど)の背面に錫が掛かっているかどうか。

スモッグ

揮発性、臭気の大きさ、希釈剤を加えるかどうか

洗浄時に泡があるかどうか。


熱風ソルバーレベル(HASL)プロセスパラメータの制御と選択

ホットエアソルバーレベル(HASL)プロセスパラメータは、はんだ温度、浸漬時間、空気ナイフ圧力、空気ナイフ温度、エアナイフ角度、エアナイフ間隔と印刷ボードの上昇速度が含まれます。これらのプロセスパラメータがプリント基板品質に及ぼす影響を以下に説明する。

錫浸漬時間:

tin浸漬時間ははんだ被覆の品質と大きな関係がある。浸漬溶接の間、はんだのベース銅および錫は金属化合物のレイヤーをIMCに形成する。そして、ハンダ・コーティングのレイヤーは導体に形成される。一般的には、2〜4秒程度の良好な金属間化合物を形成することができる。時間が長いほど、はんだが厚くなる。しかし、時間が長すぎると、プリント基板の基材が層状になり、緑色のオイルが泡になる。時間が短すぎると、半浸漬を生じ易くなり、局所的な錫表面白化と錫表面粗さが生じる。

浴槽温度:

プリント基板と電子部品の溶接温度に一般的に使用されるはんだは、リード37/TiN 63合金であり、融点は183℃である。半田温度が183℃〜221℃の場合、銅との金属間化合物の形成能力は極めて小さい。221℃では、はんだは湿潤帯に入り、その範囲は221度- 293度である。プレートが高温で損傷し易く、はんだ温度は低くなければならない。232℃は理論上最も適したはんだ温度であり、約250℃の温度が最良の温度として設定できることがわかった。

エアナイフ圧力:

液浸溶接後はプリント基板上に半田が多すぎ,ほとんど全ての金属化ホールははんだで塞がれている。風のナイフの機能は、過剰なハンダを吹き飛ばして、金属化穴の直径を減らすことなく、メタライゼーション穴を実行することです。これを達成するために使用されるエネルギーは、風のナイフの圧力と流量によって提供されます。圧力が高くなればなるほど流速が速くなり,はんだ被膜の厚さが薄くなる。したがって,ブレード圧力は熱風ソルバーレベル(hasl)の最も重要なパラメータの一つである。通常、エアナイフ圧力は0.3〜0.5 MPaである

エアナイフ前後の圧力は、一般的に前後に大きく、後方は小さく、圧力差は0.05 MPaである。基板表面の幾何学的形状の分布によれば、ICの位置が平坦でパッチが突出していないことを保証するために、前後のエアナイフ圧力を適切に調整することができる。工場のスズ噴霧機の工場マニュアルを参照してください。

エアナイフ温度:

エアナイフからの熱い空気は、印刷ボードと空気圧にほとんど影響を及ぼしません。しかし、空気ナイフの温度を上げることは、空気を広げるのを助けます。したがって、圧力が一定であるときには、空気温度を上昇させることによって、より大きな空気量およびより速い流量を提供することができ、より大きなレベリング力を生成することができる。エアナイフの温度は、平準化後の半田コーティングの外観に影響を与える。エアーナイフ温度が93℃未満では、コーティング面が暗くなる。空気温度の上昇に伴い、暗くなったコーティングは減少する傾向にある。摂氏176度では暗黒の外観が完全に消失した。したがって、エアーナイフの最低温度は、176度未満ではない。一般に、良好な錫表面平坦性を得るためには、空気ナイフの温度を300℃から400℃の間で制御することができる。

ブレード間隔

ブレード内の熱風がノズルから出ると、流量は遅くなり、減速の度合いはブレード間隔の二乗に直接比例する。従って、間隔が大きくなればなるほど、空気速度が小さくなり、レベリング力が低下する。エアナイフの間隔は通常0.95〜1.25 cmである。エアナイフの間隔は小さすぎるべきではない。そうでなければ空気はプリント基板に摩擦を生じ、基板表面に好ましくない。上刃と下刃との距離は、一般的には4 mm程度であり、大きすぎて半田飛散が起こりやすい。

ブレード角:

基板を吹くエアナイフの角度は、はんだコーティングの厚さに影響する。角度が適切に調整されない場合、プリント基板の両側のハンダ厚みは異なる。そして、溶融したハンダ・スパッタおよびノイズも生じることができる。大部分の前後のエアーナイフの角度は、プレートの表面の特定のプレートタイプと幾何学的な配布角度によってわずかに調整される4度下に調整されます。

7 .プリントボードの立ち上がり速度

熱風ソルバーレベル(HASL)に関連する別の変数は、ブレードの間の速度、すなわちコンベアの上昇速度であり、はんだの厚さに影響する。速度が遅く、プリント基板に空気が吹き込むので、ハンダが薄い。反対に、はんだは厚すぎて、穴を塞ぐことさえできない。

予熱の温度と時間

予熱の目的は,フラックスの活性を改善し,熱衝撃を低減することである。一般予熱温度は343℃である。15秒予熱すると、プリント基板の表面温度が80℃程度になる。いくつかのホットエアソルバーレベル(HASL)は予熱プロセスを持っていない。

HSL

HSL

はんだ被覆厚さの均一性

ホットエアソルバーレベル(HASL)に適用されるはんだ厚さは、基本的には均一である。しかし,プリント配線の幾何学的要因の変化に伴い,はんだへのエアナイフのレベリング効果も変化し,ホットエアソルバーレベル(hasl)のはんだ被覆厚さも変化する。一般に、レベリング方向に平行なプリント線は、空気に対する抵抗性が高く、レベリング力が大きいので、コーティングは薄くなる。レベリング方向に垂直なプリント配線は、空気に対する耐性が大きく、レベリング効果が小さいので、コーティングが厚くなり、金属化されたホールの半田コートも均一である。ハンダは高温の錫炉からの昇温直後に強い圧力と高温の動的環境にあるため、完全に均一で平坦な錫表面を得ることは非常に困難である。しかし、それは可能な限りパラメータ調整を通して平らにすることができます。

アクティブフラックスとはんだを選択

フラックスはtin表面平坦性の主因子である。良好な活性フラックスで比較的平坦で明るく且つ完全なすず表面を得ることができる。

高純度の鉛錫合金を半田用に選定し、銅の浮遊処理を定期的に行い、銅含有量が0.03 %未満であることを保証する。詳細はワークロードとテスト結果を参照ください。

設備調整

空気ナイフは、錫表面の平坦度を調整する直接要因です。エアナイフの角度、前後の空気のナイフの圧力と圧力差、エアナイフの温度、エアナイフの間隔(垂直距離、水平距離)とリフト速度の変更は、プレートの表面に大きな影響を与える。異なるプレートの種類については、パラメーターの値は異なります。いくつかの技術的に進歩したすず噴霧機は,自動調整のために種々の板型のパラメータをコンピュータに格納するマイクロコンピュータを備えている。

エアナイフ及びガイドレールは定期的に清掃する。エアナイフのクリアランス残りは2時間おきに掃除しなければならない。製造が大きい場合は、洗浄密度が増加する。

前処理

また、微細エッチング処理は、TiN表面の平坦性に大きな影響を与える。微細エッチング深さが低すぎると、銅と錫が表面に銅スズ化合物を形成し、局所的なすず表面粗さが生じにくいマイクロエッチング溶液の不十分なスタビライザーは、過度で不均一な銅エッチング速度および不均一な錫表面に至る。apsシステムは一般に推奨される。

いくつかの板の種類については、焼成プレートの前処理が必要な場合もあります。

前処理制御

ホットエアソルバーレベル(HASL)は最後の処理であるため、多くの以前のプロセスは、それには、クリーンな未開発のため、低錫負荷などの特定の影響を与えることになります。以前のプロセスのコントロールを強化することは、熱気ソルバーレベル(HASL)の問題を大いに減らすことができます。

上記のホットエアソルバーレベル(HASL)のはんだ被覆厚さは不均一であるが、MIL−STD−275 Dの要求を満たすことができる。