Technologia poziomowania gorącego powietrza PCB

Technologia poziomowania gorącego powietrza PCB

Technologia wyrównywania gorącym powietrzem jest stosunkowo dojrzałą technologią, ale ponieważ jej proces odbywa się w dynamicznym środowisku o wysokiej temperaturze i wysokim ciśnieniu, trudno jest kontrolować i stabilizować jakość. W artykule przedstawiono pewne doświadczenia w sterowaniu procesem wyrównywania gorącym powietrzem.

Powłoka lutownicza wyrównująca gorącym powietrzem HAL (powszechnie znana jako natrysk cyny) to rodzaj technologii obróbki poprocesowej szeroko stosowanej przez fabryki płytek drukowanych w ostatnich latach. W rzeczywistości jest to proces, który łączy spawanie zanurzeniowe i wyrównywanie gorącym powietrzem w celu pokrycia eutektycznego lutu w metalizowanym otworze płytki drukowanej i drukowanego drutu. Proces polega na zanurzeniu płytki drukowanej topnikiem, następnie zanurzeniu w stopionej powłoce lutowniczej, a następnie przejściu między dwoma nożami powietrznymi, z gorącym sprężonym powietrzem w nożu powietrznym, aby zdmuchnąć nadmiar lutu na płytce drukowanej, i wyeliminuj nadmiar lutu w metalowym otworze, aby uzyskać jasną, płaską i jednolitą powłokę lutowniczą.

Najwybitniejszymi zaletami wyrównywania gorącym powietrzem do powlekania lutem są to, że skład powłoki pozostaje niezmieniony, krawędzie obwodu drukowanego mogą być w pełni chronione, a grubość powłoki może być kontrolowana za pomocą noża wiatrowego; Powłoka i miedź bazowa powodują wiązanie metali, dobrą zwilżalność, dobrą spawalność, odporność na korozję jest również bardzo dobra. Jako post-proces płytki drukowanej, jej zalety i wady bezpośrednio wpływają na wygląd płytki drukowanej, odporność na korozję i jakość spawania klienta. Jak kontrolować jego proces, jest bardziej zaniepokojony problemem fabryki płytek drukowanych. Tutaj mówimy o najczęściej stosowanej kontroli procesu poziomowania gorącego powietrza w pionie z pewnym doświadczeniem.

ä¸ãwybór i zastosowanie topnika

Topnik używany do wyrównywania gorącego powietrza jest specjalnym topnikiem. Jego funkcją w gorącej klimatyzacji jest aktywacja odsłoniętej powierzchni miedzi na płytce drukowanej, poprawa zwilżalności lutu na powierzchni miedzi; Upewnij się, że powierzchnia laminatu nie przegrzewa się, zapewnij ochronę lutu, aby zapobiec utlenianiu lutu po schłodzeniu po wyrównywaniu i zapobiegaj przywieraniu lutu do powłoki odpornej na lutowanie, aby zapobiec mostkowaniu lutu między podkładkami; Zużyty topnik czyści powierzchnię lutu, a tlenek lutu jest odprowadzany wraz ze zużytym topnikiem.

Specjalny topnik stosowany do wyrównywania gorącego powietrza musi mieć następujące właściwości:

1、Musi to być topnik rozpuszczalny w wodzie, biodegradowalny, nietoksyczny.

Topnik rozpuszczalny w wodzie jest łatwy do czyszczenia, mniej pozostałości na powierzchni, nie tworzy zanieczyszczeń jonowych na powierzchni; Biodegradacja, bez specjalnego traktowania, może zostać rozładowana, aby spełnić wymagania ochrony środowiska, szkody dla ludzkiego ciała są znacznie zmniejszone.

2、Ma dobrą aktywność

Jeśli chodzi o reaktywność, zdolność do usuwania warstwy tlenku z powierzchni miedzi w celu poprawy zwilżalności lutu na powierzchni miedzi, zwykle do lutu dodaje się aktywator. Przy doborze, zarówno pod kątem dobrej aktywności, jak i minimalnej korozji miedzi, celem jest zmniejszenie rozpuszczalności miedzi w lucie oraz ograniczenie uszkodzeń urządzeń spowodowanych dymem.

Aktywność topnika odzwierciedla się głównie w pojemności cyny. Ponieważ substancja czynna stosowana w każdym strumieniu nie jest taka sama, jego aktywność nie jest taka sama. Topnik o wysokiej aktywności, gęste podkładki, łaty i inne dobre cyny; Wręcz przeciwnie, łatwo jest pojawić się na powierzchni odsłoniętego zjawiska miedzi, aktywność substancji czynnej znajduje również odzwierciedlenie w jasności i gładkości powierzchni cyny.

3、Stabilność termiczna

Chronić zielony olej i materiał bazowy przed oddziaływaniem wysokiej temperatury.

4、Mieć określoną lepkość.

Wyrównywanie gorącego powietrza dla topnika wymaga pewnej lepkości, lepkość określa płynność topnika, aby powierzchnia lutu i laminatu była w pełni chroniona, topnik musi mieć określoną lepkość, topnik lutowniczy o małej lepkości łatwo przylega do powierzchni laminatu (znanego również jako blacha wisząca) oraz łatwe do wykonania Mostki w gęstych miejscach jak IC.

5、Odpowiednia kwasowość

Wysoka kwasowość topnika przed natryskiem płyty łatwo spowodować złuszczanie się krawędzi warstwy oporowej spawania, natryskiwanie płyty po jej pozostałości przez długi czas łatwo spowodować utlenianie czernienia powierzchni cyny. Ogólna wartość PH strumienia wynosi 2,5-3. Pięć lub więcej.

Inne parametry odzwierciedlają się głównie w wpływie operatorów i kosztach operacyjnych, takich jak przykry zapach, substancje lotne, dym, jednostkowa powierzchnia powlekania, producenci powinni być wybierani na podstawie eksperymentu.

Podczas okresu próbnego można testować i porównywać po kolei następujące parametry:

1.     Płaskość, jasność, otwór na wtyczkę lub nie

2. Aktywność: wybierz drobną gęstą płytkę drukowaną, przetestuj jej pojemność cyny.

3. Płytka drukowana pokryta topnikiem, aby zapobiec 30 minut, po umyciu taśmą testową usuwania zielonego oleju.

4. Po spryskaniu płytki umieść ją na 30 minut i sprawdź, czy powierzchnia cyny staje się czarna.

5. Pozostałości po czyszczeniu

6. Gęsty bit IC jest podłączony.

7. Pojedynczy panel (płyta z włókna szklanego itp.) z tyłu wiszącej puszki.

8. Dym,

9. Lotność, wielkość zapachu, czy dodać rozcieńczalnik

10. Podczas czyszczenia nie ma piany

.

äºãSterowanie i dobór parametrów procesu wyrównywania gorącym powietrzem

Parametry procesu wyrównywania gorącym powietrzem obejmują temperaturę lutowania, czas spawania zanurzeniowego, nacisk noża powietrznego, temperaturę noża powietrznego, kąt noża powietrznego, rozstaw noża powietrznego i prędkość narastania PCB itp. Poniżej omówiony zostanie wpływ tych parametrów procesu na jakość płytki drukowanej.

1. Czas zanurzenia w cynie:

Czas ługowania ma duży związek z jakością powłoki lutowniczej. Podczas spawania zanurzeniowego między miedzianą bazą a cyną w lucie tworzy się warstwa związku metalu î°IMC, a na drucie tworzy się powłoka lutownicza. Powyższy proces trwa zwykle 2-4 sekundy, w tym czasie może powstać dobry związek międzymetaliczny. Im dłuższy czas, tym grubszy lut. Ale zbyt długi czas spowoduje rozwarstwienie materiału bazowego płytki drukowanej i bulgotanie zielonego oleju, czas jest zbyt krótki, łatwo jest wytworzyć zjawisko półzanurzenia, co skutkuje lokalną bielą cyny, a także łatwą do wytworzenia szorstką powierzchnią cyny.

2. Temperatura zbiornika cyny:

Powszechnym lutem stosowanym do płytek drukowanych i elementów elektronicznych jest stop ołowiu 37 / cyny 63, który ma temperaturę topnienia 183℃. Zdolność do tworzenia związków międzymetalicznych z miedzią jest bardzo mała przy temperaturach lutowania między 183℃i 221℃. w 221℃, lut wchodzi w strefę zwilżania, która waha się od 221℃do 293℃. Biorąc pod uwagę, że płytka jest łatwa do uszkodzenia w wysokiej temperaturze, należy wybrać nieco niższą temperaturę lutowania. Teoretycznie ustalono, że 232℃to optymalna temperatura zgrzewania, aw praktyce 250℃to optymalna temperatura

3. Ciśnienie noża powietrznego:

Zbyt dużo lutu pozostaje na spawanej zanurzeniowo płytce drukowanej i prawie wszystkie metalizowane otwory są zablokowane przez lut. Zadaniem noża wiatrowego jest zdmuchnięcie nadmiaru lutu i przeprowadzenie metalizowanego otworu, bez zbytniego zmniejszania rozmiaru metalizowanego otworu. Energia wykorzystywana do tego celu jest dostarczana przez ciśnienie noża wiatrowego i natężenie przepływu. Im wyższe ciśnienie, tym większa prędkość przepływu, tym cieńsza powłoka lutownicza. Dlatego docisk łopatek jest jednym z najważniejszych parametrów niwelacji gorącym powietrzem. Zwykle nacisk noża wiatrowego wynosi 0. 3-0. 5 MPa.

Ciśnienie przed i za nożem wiatrowym jest generalnie kontrolowane tak, aby było duże z przodu i małe z tyłu, a różnica ciśnień wynosi 0,5 mpa. Zgodnie z rozkładem geometrii na płycie, nacisk przedniego i tylnego noża powietrznego można odpowiednio wyregulować, aby zapewnić, że pozycja układu scalonego jest płaska, a łatka nie ma wypukłości. Odnieś się do instrukcji fabrycznej dla określonej wartości.

4. Temperatura noża powietrznego:

Gorące powietrze płynące z noża powietrznego ma niewielki wpływ na płytkę drukowaną i niewielki wpływ na ciśnienie powietrza. Ale podniesienie temperatury wewnątrz ostrza pomaga rozszerzyć powietrze. Dlatego, gdy ciśnienie jest stałe, zwiększenie temperatury powietrza może zapewnić większą objętość powietrza i szybsze natężenie przepływu, tak aby wytworzyć większą siłę wyrównującą. Temperatura noża powietrznego ma pewien wpływ na wygląd powłoki lutowniczej po poziomowaniu. Gdy temperatura noża wiatrowego jest niższa niż 93℃, powierzchnia powłoki ciemnieje, a wraz ze wzrostem temperatury powietrza ciemnienie powłoki ma tendencję do zmniejszania się. w 176℃, ciemny wygląd zniknął całkowicie. Dlatego najniższa temperatura noża wiatrowego wynosi nie mniej niż 176℃. Zwykle w celu uzyskania dobrej płaskości powierzchni cyny temperaturę noża powietrznego można regulować w zakresie od 300℃- 400℃.

5. Rozstaw noży powietrznych:

Kiedy gorące powietrze w nożu powietrznym opuszcza dyszę, prędkość przepływu spada, a stopień spowolnienia jest proporcjonalny do kwadratu odległości między nożem powietrznym. Dlatego im większy odstęp, tym mniejsza prędkość powietrza, tym mniejsza siła niwelująca. Rozstaw łopatek powietrza wynosi na ogół 0,95-1. 25 cm. Rozstaw noża wiatrowego nie powinien być zbyt mały, w przeciwnym razie wystąpi tarcie na płytce drukowanej î, co nie jest dobre dla powierzchni płytki. Odległość między górnymi i dolnymi ostrzami jest zwykle utrzymywana na poziomie około 4 mm, zbyt duża jest podatna na odpryski lutownicze.

6. Nóż powietrzny Kąt:

Kąt, pod jakim ostrze wydmuchuje płytkę, wpływa na grubość powłoki lutowniczej. Jeśli kąt nie jest ustawiony prawidłowo, grubość lutu po obu stronach płytki drukowanej będzie różna, a rozpryski stopionego lutu i hałas mogą być również powodowane. Większość przedniego i tylnego noża powietrznego Kąt jest ustawiony na 4 stopnie nachylenia w dół, nieznacznie dostosowany do określonego typu płyty i kąta rozkładu geometrycznego powierzchni płyty.

7. Prędkość wzrostu płytki drukowanej:

Kolejną zmienną związaną z niwelacją gorącego powietrza jest prędkość, z jaką przechodzą między nimi ostrza, prędkość, z jaką unosi się nadajnik, co wpływa na grubość lutu. Niska prędkość, więcej powietrza dociera do płytki drukowanej, więc lut jest cienki. Wręcz przeciwnie, lut jest zbyt gruby, a nawet dziury wtykowe.

8. Temperatura i czas podgrzewania:

Celem podgrzewania wstępnego jest poprawa aktywności topnika i zmniejszenie szoku termicznego. Ogólna temperatura podgrzewania wynosi 343℃. Po podgrzaniu przez 15 sekund temperatura powierzchni płytki drukowanej może osiągnąć około 80℃. Niektóre wyrównywanie gorącego powietrza bez procesu wstępnego podgrzewania.

Trzy, jednolitość grubości powłoki lutowniczej

Grubość lutu objętego wyrównywaniem gorącym powietrzem jest zasadniczo jednolita. Ale wraz ze zmianą geometrii drukowanego drutu zmienia się również efekt wyrównywania noża wiatrowego na lucie, więc zmienia się również grubość powłoki lutowniczej wyrównywania gorącym powietrzem. Zwykle drukowany drut jest równoległy do ​​​​kierunku poziomowania, opór powietrza jest mały, siła poziomowania jest duża, więc powłoka jest cienka. Drut drukowany prostopadle do kierunku poziomowania, opór powietrza jest duży, efekt poziomowania jest mały, więc powłoka jest grubsza, a powłoka lutownicza w metalizowanym otworze jest również nierówna. Bardzo trudno jest uzyskać całkowicie jednolitą i płaską powierzchnię cyny, ponieważ lut jest natychmiast podnoszony z wysokotemperaturowego pieca cynowego w dynamicznym środowisku o wysokim ciśnieniu i wysokiej temperaturze. Ale poprzez dostosowanie parametrów może być tak płynne, jak to możliwe.

1. Wybierz dobry strumień aktywności i lut

Topnik jest głównym czynnikiem wpływającym na gładkość powierzchni cyny. Topnik o dobrej aktywności może uzyskać stosunkowo gładką, jasną i kompletną powierzchnię cyny.

Lut powinien wybrać stop ołowiu i cyny o wysokiej czystości i regularnie przeprowadzać wybielanie miedzi, aby upewnić się, że zawartość miedzi wynosi 0. Poniżej 03% pod względem obciążenia i wyników testów.

2. Regulacja sprzętu

Nóż powietrzny jest bezpośrednim czynnikiem regulującym płaskość powierzchni cyny. Nóż powietrzny Kąt, ciśnienie noża powietrznego i różnica ciśnień zmieniają się przed i po, temperatura noża powietrznego, odległość noża powietrznego (odległość pionowa, odległość pozioma) i prędkość podnoszenia będą miały duży wpływ na powierzchnię. Dla różnych typów płyt ich wartości parametrów nie są takie same, w niektórych zaawansowanych technologiach maszyny do natryskiwania cyny wyposażonej w mikrokomputer, różne typy płyt parametrów są przechowywane w komputerze w celu automatycznej regulacji.

Nóż powietrzny i szyna prowadząca są regularnie czyszczone, a szczelina noża powietrznego jest czyszczona co dwie godziny. Gdy produkcja jest duża, gęstość czyszczenia wzrośnie.

3. Obróbka wstępna

Mikrotrawienie ma również duży wpływ na płaskość powierzchni cyny. Jeśli głębokość mikrowytrawiania jest zbyt mała, miedź i cyna mają trudności z tworzeniem związków miedzi i cyny na powierzchni, co powoduje lokalną chropowatość powierzchni cyny. Słaby stabilizator w roztworze do mikrowytrawiania prowadzi do szybkiego i nierównomiernego trawienia miedzi, a także powoduje nierówną powierzchnię cyny. Ogólnie zalecany jest system APS.

W przypadku niektórych typów blach czasami wymagana jest wstępna obróbka blachy do pieczenia, która również będzie miała pewien wpływ na wyrównanie formy.

Zdjęcie

4. Kontrola przedprocesowa

Ponieważ wyrównywanie gorącym powietrzem jest ostatnią obróbką, wiele poprzednich procesów będzie miało na to pewien wpływ, takich jak rozwój nieczystości spowoduje defekty cyny, wzmocni kontrolę poprzedniego procesu, może znacznie zmniejszyć problemy z wyrównywaniem gorącego powietrza.