PCB技術 - PCB基板熱風レベリング技術

PCB熱風整平技術は現在比較的成熟した技術であるが、PCB製造過程は高温高圧の動的環境にあるため、品質の制御と安定化が困難である。本文はPCB熱風整平過程の制御のいくつかの経験を紹介する。

1.フラックスの選択と使用

熱風平坦化のためのフラックスは特殊なフラックスである。熱風平坦化におけるそれの役割は印刷板の露出した銅表面を活性化し、銅表面における半田の濡れ性を高めることである、積層板の表面が過熱しないことを確保し、半田に保護を提供し、平坦化後の冷却時に半田が酸化することを防止する。同時に、半田が半田マスクに付着することを防止し、半田が半田パッド間でブリッジすることを防止する、廃半田剤は半田の表面に洗浄作用を持ち、半田酸化物は廃半田剤と一緒に排出される。

ホットエアレベリングに使用する特殊なフラックスは、次の特性を持つ必要があります。

1.水溶性フラックスでなければならず、生分解可能で毒性がない。

水溶性フラックスは洗浄しやすく、板材表面に残留が少なく、板材表面にイオン汚染が形成されない、それは生分解でき、特別な処理を必要とせずに排出でき、環境保護の要求を満たし、人体への危害を大幅に減少した。

2.良好な活動性を持つ

活性、すなわち銅表面上の酸化物層を除去して、銅表面上の半田の濡れ性を高める性質については、通常、半田に活性剤を添加する。選択に際しては、良好な活性と銅への最小腐食を考慮する必要がある。目的は半田中の銅の溶解度を下げ、煙による設備への損傷を減らすことである。

3.熱安定性

生油や基材が高温の影響を受けるのを防ぐ。

4.一定の粘度を持たなければなりません。

熱空気のレベリングには、フラックスが一定の粘度を持つことが必要であり、それがフラックスの流動性を決定する。半田と積層板の表面を完全に保護するためには、半田は一定の粘度を持たなければならない。低粘度のフラックスは積層板（ハンダ掛けとも呼ばれる）の表面に付着しやすく、ICなどの密集した場所でブリッジが発生しやすい。

5.適切な酸性度

酸性が高すぎるフラックスは、溶射板の前でソルダーレジスト膜の縁がはがれやすく、長時間溶射板の後の残留物はスズ表面が黒く酸化する可能性がある。一般的に、フラックスのPH値は約2.5〜3.5である。

試用中に、次のパフォーマンスに基づいて1つずつテストして比較することができます。

1.平坦度、明るさ、挿着の有無

2.反応性：精密で緻密なチップ回路基板を選択し、その錫めっき能力をテストする。

3.回路基板に30分間防止するためのフラックスを塗布した。クリーニング後、テープでグリーンオイルのはがれ具合をテストします。

4.プレートをスプレーした後、30分間静置して、錫の表面が黒くなっているかどうかをテストします。

5.洗浄後の残留物

6.密集ICビットが接続されているか。

7.単板（ガラス繊維板など）の裏面に錫を掛けているか。

8.煙

9.揮発性、においの大きさ、希釈剤添加の有無

10.洗浄中に泡が出ていないか。

2.熱風レベリングプロセスパラメータの制御と選択

熱風平坦化プロセスパラメータには、]半田温度、浸漬時間、エアナイフ圧力、エアナイフ温度、エアナイフ角度、エアナイフピッチ、印刷板の上昇速度などが含まれる。以下に、これらのプロセスパラメータが印刷板の品質に与える影響を討論する。影響

1.錫浸漬時間：

スズ浸漬時間は半田コーティングの品質とより大きな関係がある。浸漬溶接の過程で、半田中の基礎銅と錫は金属化合物JIMCの層を形成し、同時にワイヤ上に半田コーティングの層を形成する。上記のプロセスは通常2〜4秒を必要とし、その間に良好な金属間化合物を形成することができる。時間が長くなるほど、半田は厚くなります。

2.錫浴温度：

プリント基板と電子部品の溶接温度が一般的なはんだは、鉛37/スズ63合金であり、その融点は183°Cである。半田温度が183℃〜221℃の場合、銅と金属間化合物を形成する能力は非常に小さい。221°Cでは、半田は221°C〜293°Cの範囲の濡れ領域に入る。回路基板は高温で壊れやすいことを考慮すると、半田温度はもっと低いはずです。理論的には、232°Cが最高溶接温度であり、実際には約250°Cが最適温度に設定できることが分かった。

3.エアナイフ圧力：

浸漬溶接後のプリント基板には半田が過剰に残っており、ほとんどの金属化孔が半田で塞がれている。エアナイフの機能は、余分な半田を吹き出して金属化穴を伝導することであり、金属化穴の直径を過度に減らすことはありません。この目的のためのエネルギーは、エアナイフの圧力と流速によって提供される。圧力が高いほど流速が速くなり、半田コーティングの厚さが薄くなります。

4.エアナイフ温度：

エアナイフから流出した熱空気はプリント基板に与える影響が小さく、空気圧力に与える影響も小さい。しかし、エアナイフ内部の温度を上げることは空気膨張に役立つ。したがって、圧力が一定のタイミングでは、空気温度を上昇させることにより、より大きな空気体積とより速い流速を提供することができ、それにより、より大きな平坦力を生成することができる。エアナイフの温度は、平坦化された半田コーティングの外観に一定の影響を与える。エアナイフの温度が93°C未満の場合、コーティング表面は暗くなります。空気の温度が高くなるにつれて、暗いコーティングは減少する傾向があります。176°Cでは、暗い外観は完全に消えた。

5.エアナイフ間隔：

エアナイフ中の熱い空気がノズルから離れると、流速は遅くなり、減速の程度はエアナイフ間隔の二乗に比例する。そのため、距離が大きいほど空気速度が小さくなり、整平力が低くなります。エアナイフの間隔は一般的に0.95 ~ 1.25センチです。エアナイフの間隔は小さすぎてはいけません。手のひらが印刷板に摩擦を起こすことがあります。上下エアナイフ間の距離は通常4 mm前後に保たれており、大きすぎるとはんだが飛散しやすい。

6.エアナイフ角度：

エアナイフパージプレートの角度は、半田コーティングの厚さに影響します。角度調整が適切でないと、プリント基板の両側のはんだの厚さが異なり、溶融したはんだの飛散や騒音を引き起こす可能性があります。ほとんどの前後のエアナイフの角度は4度下に傾斜するように調整され、具体的な板材タイプと板材表面の幾何学的分布角度に応じてわずかに調整されています。

第三に、半田被覆の厚みの均一性

熱空気平坦化によって適用される半田の厚さは、実質的に均一である。しかし、印刷リードの幾何学的要因の変化に伴い、ガスナイフによる半田の平坦化効果も変化したため、熱空気平坦化の半田コーティング厚さも変化した。一般に、平坦化方向に平行な印刷ラインは、空気抵抗が低く、平坦化力が大きいため、コーティングがより薄い。平坦化方向に垂直なプリント配線は空気抵抗が大きいため、平坦化効果が小さいため、コーティングが厚く、金属化孔中の半田コーティングも均一ではない。半田が高温スズ炉から取り出されるとすぐに強い圧力と高温を有する動的環境に置かれるため、完全に均一で平坦なスズ表面を得ることは困難である。しかし、パラメータ調整により、できるだけスムーズにすることができます。

上記PCB熱風により平坦化された半田コーティングの厚さは均一ではないが、MIL-STD-275 Dの要件を満たすことができる。