Thông tin PCB - HASL quá trình hàn không khí nóng San lấp mặt bằng cho PCB

HASL=Công nghệ mức hàn không khí nóng là công nghệ tương đối trưởng thành hiện nay, nhưng vì quá trình của nó nằm trong môi trường năng động của nhiệt độ và áp suất cao, chất lượng của nó khó kiểm soát và ổn định. Bài viết này sẽ mô tả một số kinh nghiệm trong kiểm soát quá trình hàn mức không khí nóng (HASL).

HASL hàn Coating Hal là một quá trình hậu xử lý được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy bảng mạch trong những năm gần đây. Nó thực sự là quá trình kết hợp hàn nhúng và HASL để phủ một chất hàn eutectic trong các lỗ kim loại của PCB và dây in. Quá trình này là đầu tiên nhúng thông lượng vào PCB, sau đó vào hàn nóng chảy, sau đó đi qua giữa hai con dao không khí, thổi các hàn dư thừa trên PCB bằng khí nén nóng từ dao không khí, trong khi loại bỏ hàn dư thừa từ các lỗ kim loại để có được một lớp phủ hàn sáng, phẳng và đồng nhất.

Ưu điểm nổi bật nhất của lớp phủ HASL brazed là thành phần lớp phủ luôn được giữ nguyên, có thể bảo vệ hoàn toàn các cạnh của PCB và độ dày lớp phủ có thể được kiểm soát bằng dao không khí. Lớp phủ và ma trận đồng được kết hợp với nhau cho độ ẩm tốt, khả năng hàn và khả năng chống ăn mòn. Khi xử lý sau PCB, chất lượng của nó ảnh hưởng trực tiếp đến sự xuất hiện của PCB, khả năng chống ăn mòn và chất lượng hàn của khách hàng. Làm thế nào để kiểm soát quá trình là mối quan tâm của các nhà sản xuất PCB. Tiếp theo, chúng ta sẽ nói về một số kinh nghiệm kiểm soát quá trình của nó trên HASL dọc được sử dụng rộng rãi nhất.

Lựa chọn và ứng dụng của thợ hàn

Thông lượng cho máy đo mức hàn không khí nóng là một loại thông lượng đặc biệt. Vai trò của nó trong HASL là kích hoạt bề mặt đồng tiếp xúc với PCB, cải thiện độ ẩm của hàn trên bề mặt đồng. Đảm bảo rằng bề mặt của laminate không quá nóng, cung cấp bảo vệ cho hàn khi nó nguội sau khi san lấp mặt bằng, ngăn chặn quá trình oxy hóa của hàn và ngăn không cho hàn dính vào lớp phủ hàn để ngăn chặn hàn cầu nối giữa các tấm. Chất thải hàn có thể làm sạch bề mặt hàn và oxit hàn được thải ra cùng với chất thải hàn.

Thông lượng hàn đặc biệt cho mức hàn không khí nóng phải có các đặc điểm sau:

1. Nó phải là chất trợ tan trong nước, có thể phân hủy sinh học và không độc hại.

Thông lượng hòa tan trong nước dễ dàng làm sạch, ít dư lượng trên bề mặt bảng PCB, không gây ô nhiễm ion trên bề mặt bảng PCB. Phân hủy sinh học có thể được thải ra mà không cần xử lý đặc biệt, phù hợp với yêu cầu bảo vệ môi trường và giảm đáng kể tác hại đối với cơ thể con người.

2. Nó hoạt động tốt

Đối với hoạt động, đó là đặc tính của việc loại bỏ lớp oxy hóa của bề mặt đồng và cải thiện độ ẩm của hàn trên bề mặt đồng, các chất kích hoạt thường được thêm vào hàn. Hoạt động tốt và ăn mòn tối thiểu của đồng nên được xem xét khi lựa chọn để giảm độ hòa tan của đồng trong hàn và giảm thiệt hại cho thiết bị do khói.

Hoạt động của chất hỗ trợ tan chảy chủ yếu được phản ánh trong khả năng mang thiếc. Vì các hoạt chất khác nhau được sử dụng bởi các dòng chảy khác nhau, hoạt động của chúng cũng khác nhau. Thông lượng hoạt động cao, hiệu suất thiếc tốt trên miếng đệm dày đặc, miếng vá, v.v. Ngược lại, bề mặt tấm dễ bị tiếp xúc với đồng và hoạt động của các hoạt chất cũng được phản ánh trong độ sáng và độ phẳng của bề mặt thiếc.

3. Ổn định nhiệt

Bảo vệ dầu xanh và chất nền khỏi tác động của nhiệt độ cao.

4. Phải có độ nhớt nhất định

HASL yêu cầu độ nhớt nhất định của thông lượng, điều này xác định tính lưu động của thông lượng. Để bảo vệ hoàn toàn bề mặt của hàn và laminate, thông lượng phải có độ nhớt nhất định. Chất trợ chảy có độ nhớt thấp dễ dàng bám dính vào bề mặt của laminate và dễ dàng được bắc cầu ở những nơi dày đặc như IC.

5. Độ axit thích hợp

Thông lượng có tính axit cao dễ dàng tước các cạnh của lớp kháng trước khi phun PCB, và dư lượng của nó dễ dàng dẫn đến quá trình oxy hóa tối trên bề mặt thiếc sau khi phun tấm trong một thời gian dài. Giá trị pH của chất trợ tan chung là 2,5-3,5 khoảng 5.

Các tính chất khác chủ yếu được phản ánh trong ảnh hưởng đến người vận hành và chi phí vận hành, chẳng hạn như mùi hôi thối, chất dễ bay hơi cao, khói lớn, diện tích phủ đơn vị, v.v. Các nhà sản xuất nên lựa chọn trên cơ sở thử nghiệm.

Trong quá trình thử nghiệm, các tính chất sau đây có thể được kiểm tra và so sánh từng cái một

1. Độ phẳng, độ sáng, cho dù lỗ bị chặn

2. Hoạt động: Chọn PCB SMD tốt và dày đặc để kiểm tra khả năng mang thiếc của nó.

3. PCB nên được phủ thông lượng trong 30 phút. Sau khi làm sạch, việc bong tróc dầu xanh nên được kiểm tra bằng băng dính.

4. Đặt tấm phun trong 30 phút để kiểm tra xem bề mặt thiếc của nó có bị đen hay không.

5. Dư lượng sau khi làm sạch

6. Các bit IC dày đặc có được kết nối hay không.

7. Veneer (tấm sợi thủy tinh, v.v.) có treo thiếc ở mặt sau hay không.

8. Khói

9. Dễ bay hơi, kích thước mùi, nếu cần thêm chất pha loãng

10. Có bọt khi làm sạch.

Kiểm soát và lựa chọn các thông số quá trình hàn mức không khí nóng

Các thông số quá trình HASL bao gồm nhiệt độ hàn, thời gian ngâm tẩm, áp suất dao không khí, nhiệt độ dao không khí, góc dao không khí, khoảng cách dao không khí và tốc độ tăng của PCB. Tác động của các thông số quá trình này đối với chất lượng PCB sẽ được thảo luận dưới đây.

1. Thời gian ngâm thiếc

Thời gian ngâm thiếc có liên quan nhiều đến chất lượng mạ. Trong quá trình ngâm, ma trận đồng và thiếc trong hàn tạo thành một lớp hợp chất kim loại trong IMC và một lớp phủ hàn trên dây dẫn. Quá trình trên thường mất 2-4 giây, trong đó các hợp chất intermetallic tốt có thể được hình thành. Thời gian càng dài, chất hàn càng dày. Tuy nhiên, nếu mất quá nhiều thời gian, chất nền của PCB sẽ được xếp lớp và dầu xanh sẽ sủi bọt. Nếu thời gian quá ngắn, mạ nửa nhúng có thể dễ dàng được tạo ra, khiến bề mặt thiếc trở nên trắng cục bộ và bề mặt thiếc thô ráp.

2. Nhiệt độ bồn tắm

Nhiệt độ hàn của PCB và linh kiện điện tử Các chất hàn thường được sử dụng là hợp kim chì 37/thiếc 63, có điểm nóng chảy là 183 độ C. Khả năng tạo thành các hợp chất liên kim loại với đồng là rất nhỏ khi nhiệt độ hàn là 183 độ C - 221 độ C. Ở 221 độ C, hàn đi vào vùng ẩm, dao động từ 221 độ C đến 293 độ C. Xem xét rằng tấm dễ bị hư hỏng ở nhiệt độ cao, nhiệt độ hàn nên thấp hơn. Nghiên cứu cho thấy 232 độ C là nhiệt độ hàn thích hợp nhất về mặt lý thuyết, trong khi trên thực tế, khoảng 250 độ C có thể được đặt ở nhiệt độ tối ưu.

3. Áp suất dao không khí

Có quá nhiều hàn trên PCB sau khi ngâm và gần như tất cả các lỗ kim loại bị chặn bởi hàn. Tác dụng của dao gió là thổi ra lượng hàn dư thừa và dẫn các lỗ kim loại hóa mà không làm giảm đường kính của chúng quá nhiều. Năng lượng được sử dụng để đạt được điều này được cung cấp bởi áp suất dao gió và tốc độ dòng chảy. Áp suất càng cao, tốc độ dòng chảy càng nhanh, độ dày lớp phủ hàn càng mỏng. Do đó, áp suất lưỡi dao là một trong những thông số quan trọng nhất của mức hàn không khí nóng (HASL). Áp suất dao không khí chung 0,3-0,5mpa

Áp suất phía trước và phía sau của dao không khí thường được kiểm soát ở phía trước lớn và phía sau nhỏ, chênh lệch áp suất là 0,05Mpa. Theo sự phân bố của hình học bề mặt tấm, áp suất dao không khí phía trước và phía sau có thể được điều chỉnh thích hợp để đảm bảo vị trí IC bằng phẳng và các bản vá không nhô ra. Giá trị cụ thể xem hướng dẫn xuất xưởng máy phun thiếc của nhà máy.

4. Nhiệt độ dao không khí

Không khí nóng từ dao không khí có rất ít ảnh hưởng đến PCB và áp suất không khí. Tuy nhiên, tăng nhiệt độ trong dao không khí có thể giúp mở rộng không khí. Do đó, khi áp suất không đổi, việc tăng nhiệt độ không khí có thể cung cấp khối lượng không khí lớn hơn và tốc độ dòng chảy nhanh hơn, dẫn đến lực san lấp mặt bằng lớn hơn. Nhiệt độ của dao không khí có một số ảnh hưởng đến sự xuất hiện của lớp phủ hàn sau khi san lấp mặt bằng. Khi nhiệt độ dao không khí dưới 93 độ C, bề mặt lớp phủ sẽ tối hơn. Khi nhiệt độ không khí tăng, lớp phủ tối có xu hướng giảm. Ở 176 độ C, sự xuất hiện của bóng tối hoàn toàn biến mất. Do đó, nhiệt độ tối thiểu của dao không khí không được thấp hơn 176 độ C. Thông thường, để có được độ phẳng bề mặt thiếc tốt, nhiệt độ của dao không khí có thể được kiểm soát trong khoảng 300 độ C - 400 độ C.

5. Khoảng cách lưỡi

Khi không khí nóng trong lưỡi dao rời khỏi vòi phun, tốc độ dòng chảy chậm lại và tỷ lệ thuận với bình phương khoảng cách giữa các lưỡi dao. Do đó, khoảng cách càng lớn, tốc độ không khí càng nhỏ và lực san lấp mặt bằng càng thấp. Khoảng cách dao không khí thường là 0,95-1,25cm. Khoảng cách dao không khí không nên quá nhỏ, nếu không không khí sẽ tạo ra ma sát trên PCB, không tốt cho bề mặt bảng. Khoảng cách giữa các lưỡi dao trên và dưới thường được giữ ở khoảng 4mm, quá lớn và dễ bị văng chất hàn.

6. Góc lưỡi dao

Góc mà dao không khí thổi qua bảng sẽ ảnh hưởng đến độ dày của lớp phủ hàn. Nếu góc không được điều chỉnh đúng cách, độ dày của hàn ở cả hai bên PCB sẽ khác nhau, và nó cũng có thể gây ra tiếng ồn và tiếng ồn của hàn nóng chảy. Góc của hầu hết các dao không khí phía trước và phía sau được điều chỉnh xuống 4 độ, điều chỉnh một chút theo loại tấm cụ thể và góc phân bố hình học của bề mặt tấm.

7. Tốc độ tăng PCB

Một biến số khác liên quan đến mức hàn không khí nóng (HASL) là tốc độ đi qua giữa các lưỡi dao, tốc độ tăng của băng tải, ảnh hưởng đến độ dày của hàn. Tốc độ chậm hơn, không khí thổi nhiều hơn trên PCB, do đó hàn mỏng hơn. Ngược lại, chất hàn quá dày và thậm chí có thể bịt lỗ.

8. Nhiệt độ và thời gian làm nóng trước

Mục đích của preheating là để cải thiện hoạt động của các chất hỗ trợ nóng chảy và giảm sốc nhiệt. Nhiệt độ khởi động chung là 343 độ C. Khi làm nóng trước 15 giây, nhiệt độ bề mặt của PCB có thể đạt khoảng 80 độ C. Một số mức hàn không khí nóng (HASL) không có quá trình làm nóng trước.

Tính đồng nhất của độ dày lớp phủ hàn

Độ dày của hàn áp dụng cho lớp hàn không khí nóng về cơ bản là đồng nhất. Tuy nhiên, khi các yếu tố hình học của dây dẫn in thay đổi, hiệu ứng san lấp mặt bằng của dao không khí đối với hàn cũng thay đổi, do đó độ dày lớp phủ hàn của hasl cũng thay đổi. Thông thường, các dây in song song với hướng san lấp mặt bằng có lực cản không khí nhỏ và lực san lấp mặt bằng lớn, do đó lớp phủ mỏng hơn. Dây in vuông góc với hướng san lấp mặt bằng có sức đề kháng lớn đối với không khí và hiệu ứng san lấp mặt bằng nhỏ, vì vậy lớp phủ dày hơn và lớp phủ hàn trong lỗ kim loại hóa không đồng đều. Vì hàn nằm trong môi trường năng động của áp suất mạnh và nhiệt độ cao ngay khi nó được nâng lên khỏi lò hàn nhiệt độ cao, rất khó để có được bề mặt thiếc hoàn toàn đồng nhất và phẳng. Tuy nhiên, bạn có thể làm cho nó phẳng nhất có thể bằng cách điều chỉnh tham số.

1. Chọn thông lượng và chất hàn hoạt tính

Chất hỗ trợ nóng chảy là yếu tố chính ảnh hưởng đến độ phẳng của bề mặt thiếc. Một bề mặt thiếc tương đối phẳng, sáng và hoàn chỉnh có thể thu được bằng cách sử dụng một chất trợ tan hoạt động tốt.

Hàn nên chọn hợp kim chì-thiếc có độ tinh khiết cao và xử lý nổi đồng thường xuyên để đảm bảo hàm lượng đồng của nó dưới 0,03%. Vui lòng tham khảo khối lượng công việc và kết quả kiểm tra để biết chi tiết.

2. Điều chỉnh thiết bị

Dao không khí là một yếu tố trực tiếp để điều chỉnh độ phẳng của bề mặt thiếc. Góc dao không khí, thay đổi áp suất dao không khí và chênh lệch áp suất ở phía trước và phía sau, nhiệt độ dao không khí, khoảng cách dao không khí (khoảng cách thẳng đứng, khoảng cách ngang) và tốc độ nâng đều có thể ảnh hưởng lớn đến bề mặt tấm. Đối với các loại bảng khác nhau, giá trị tham số là khác nhau. Một số máy phun thiếc công nghệ tiên tiến được trang bị máy vi tính lưu trữ các thông số của các loại tấm khác nhau trong máy tính để điều chỉnh tự động.

Dao không khí và đường ray nên được làm sạch thường xuyên. Dư lượng khe hở của dao không khí nên được làm sạch mỗi hai giờ. Khi sản lượng lớn hơn, mật độ làm sạch sẽ tăng lên.

3. Tiền xử lý

Việc xử lý vi khắc cũng có ảnh hưởng lớn đến độ phẳng của bề mặt thiếc. Nếu độ sâu microetch quá thấp, đồng và thiếc rất khó hình thành các hợp chất đồng-thiếc trên bề mặt, dẫn đến bề mặt thiếc cục bộ gồ ghề; Chất ổn định kém trong dung dịch microetch có thể dẫn đến tốc độ khắc đồng quá nhanh và không đồng đều, bề mặt thiếc không đồng đều. Hệ thống APS thường được khuyến nghị.

Đối với một số loại tấm, đôi khi cần phải xử lý trước các tấm nướng, điều này cũng có thể có một số ảnh hưởng đến độ phẳng của thiếc.

4. Kiểm soát tiền xử lý

Bởi vì mức hàn không khí nóng (HASL) là phương pháp điều trị cuối cùng, nhiều quy trình trước đó đã có tác động nhất định đến nó, chẳng hạn như tải thiếc kém do phát triển không sạch sẽ. Tăng cường kiểm soát các quy trình trước đó có thể làm giảm đáng kể các vấn đề với mức độ hàn không khí nóng (HASL).

Mặc dù độ dày lớp phủ hàn của HASL ở trên không đồng đều, nó có thể đáp ứng các yêu cầu của mil-std-275d.