Технология выравнивания печатных плат горячим воздухом

Технология выравнивания печатных плат горячим воздухом

Технология выравнивания горячим воздухом является относительно зрелой технологией, но поскольку ее процесс происходит в динамической среде с высокой температурой и высоким давлением, качество трудно контролировать и стабилизировать. В этой статье будет представлен некоторый опыт управления процессом выравнивания горячим воздухом.

Выравнивание припоя горячим воздухом HAL (широко известное как напыление олова) представляет собой разновидность технологии постпроцессной обработки, широко используемую в последние годы на заводах по производству печатных плат. На самом деле это процесс, который сочетает в себе сварку погружением и выравнивание горячим воздухом для покрытия эвтектического припоя в металлизированном отверстии печатной платы и печатной проволоки. Процесс заключается в том, чтобы сначала окунуть печатную плату в флюс, затем окунуть в покрытие из расплавленного припоя, а затем пройти между двумя воздушными ножами, с горячим сжатым воздухом в воздушном ноже, чтобы сдуть излишки припоя на печатной плате, и устраните излишки припоя в металлическом отверстии, чтобы получить яркое, ровное и однородное покрытие припоя.

Наиболее выдающиеся преимущества выравнивания горячим воздухом для покрытия припоем заключаются в том, что состав покрытия остается неизменным, края печатной платы могут быть полностью защищены, а толщина покрытия может контролироваться с помощью аэродинамического ножа; Покрытие и базовая медь создают металлическую связь, хорошую смачиваемость, хорошую свариваемость, коррозионную стойкость также очень хорошие. Как постобработка печатной платы, ее преимущества и недостатки напрямую влияют на внешний вид печатной платы, коррозионную стойкость и качество сварки заказчика. Как контролировать свой процесс, больше беспокоит проблема завода по производству печатных плат. Здесь мы говорим о наиболее широко используемом управлении процессом вертикального выравнивания горячим воздухом с некоторым опытом.

ä¸ãвыбор и использование флюса

Флюс, используемый для выравнивания горячим воздухом, представляет собой специальный флюс. Его функция при кондиционировании горячим воздухом заключается в активации открытой медной поверхности на печатной плате, улучшении смачиваемости припоя на медной поверхности; Убедитесь, что поверхность ламината не перегревается, обеспечьте защиту припоя, чтобы предотвратить окисление припоя при охлаждении после выравнивания, и предотвратите прилипание припоя к устойчивому к припою покрытию, чтобы предотвратить образование мостиков припоя между контактными площадками; Отработанный флюс очищает поверхность припоя, а оксид припоя выводится вместе с отработанным флюсом.

Специальный флюс, используемый для выравнивания горячим воздухом, должен иметь следующие характеристики:

1、Флюс должен быть водорастворимым, биоразлагаемым, нетоксичным.

Водорастворимый флюс легко очищается, меньше остатков на поверхности, не образует ионного загрязнения на поверхности; Биодеградация, без специальной обработки может быть сброшена, чтобы соответствовать требованиям охраны окружающей среды, значительно снижается вред для человеческого организма.

2、имеет хорошую активность

С точки зрения реакционной способности, способности удалять оксидный слой с поверхности меди для улучшения смачиваемости припоя на поверхности меди в припой обычно добавляют активатор. При выборе необходимо учитывать как хорошую активность, так и минимальную коррозию меди, цель состоит в том, чтобы уменьшить растворимость меди в припое и уменьшить повреждение оборудования дымом.

Активность флюса в основном отражается на емкости олова. Поскольку активное вещество, используемое каждым флюсом, неодинаково, его активность не одинакова. Флюс высокой активности, плотные прокладки, патчи и прочая хорошая жесть; Наоборот, на поверхности открытой меди легко появляется явление, активность активного вещества также отражается в яркости и гладкости поверхности олова.

3、Термическая стабильность

Предотвратите зеленое масло и основной материал от воздействия высокой температуры.

4、Иметь определенную вязкость.

Выравнивание флюса горячим воздухом требует определенной вязкости, вязкость определяет текучесть флюса, чтобы обеспечить полную защиту поверхности припоя и ламината, флюс должен иметь определенную вязкость, флюсовый припой с малой вязкостью легко прилипает к поверхности из ламината (также известного как подвесная жесть) и легко изготавливаемые мосты в плотных местах, таких как IC.

5、Подходящая кислотность

Высокая кислотность флюса перед напылением пластины легко вызывает отслоение края слоя сопротивления сварке, напыление пластины после ее остатков в течение длительного времени легко вызывает окисление поверхности олова. Общее значение PH потока составляет 2,5-3. Пять или около того.

Другие характеристики в основном отражаются на влиянии операторов и эксплуатационных расходов, таких как неприятный запах, высокое содержание летучих веществ, дым, удельная площадь покрытия, производители должны быть выбраны на основе эксперимента.

Во время пробного периода можно протестировать и поочередно сравнить следующие характеристики:

1.     Плоскостность, яркость, штекерное отверстие или нет

2. Упражнение: выберите мелкую плотную коммутационную плату, проверьте ее емкость.

3. Печатная плата покрыта флюсом, чтобы предотвратить 30 минут, после промывки лентой проверьте зеленую зачистку масла.

4. После распыления пластины поместите ее на 30 минут и проверьте, становится ли поверхность олова черной.

5. Остаток после очистки

6. Бит Dense IC подключен.

7. Одинарная панель (стекловолокнистая плита и т. д.) на задней стороне подвесной жести.

8. Дым,

9. Летучесть, размер запаха, нужно ли добавлять разбавитель

10. Нет пены при чистке

.

äºãКонтроль и выбор параметров процесса выравнивания горячим воздухом

Параметры процесса выравнивания горячим воздухом включают температуру припоя, время сварки погружением, давление воздушного ножа, температуру воздушного ножа, угол воздушного ножа, расстояние между воздушными ножами и скорость подъема печатной платы и т. д. Далее будет обсуждаться влияние этих параметров процесса на качество печатной платы.

1. Время погружения в олово:

Время выщелачивания имеет большое отношение к качеству покрытия припоя. При сварке погружением между медной основой и оловом в припое образуется слой металлического компаунда î°IMC, а на проволоке образуется припойное покрытие. Описанный выше процесс обычно занимает 2-4 секунды, за это время может образоваться хорошее интерметаллическое соединение. Чем больше время, тем толще припой. Но слишком долгое время приведет к расслоению основного материала печатной платы и кипению зеленого масла, время слишком короткое, легко получить явление полупогружения, в результате чего локальное олово становится белым, в дополнение к легкому получению шероховатой поверхности олова.

2. Температура оловянного бака:

Обычный припой, используемый для печатных плат и электронных компонентов, представляет собой сплав свинца 37 / олова 63, который имеет температуру плавления 183°С.℃. Способность к образованию интерметаллических соединений с медью очень мала при температурах пайки в пределах 183°С.℃и 221℃. В 221℃, припой попадает в зону смачивания, которая колеблется от 221℃до 293℃. Учитывая, что пластину легко повредить при высокой температуре, поэтому температуру припоя следует выбирать немного ниже. Теоретически установлено, что 232℃оптимальная температура сварки, а на практике 250℃это оптимальная температура.

3. Давление воздушного ножа:

На печатной плате, сваренной погружением, остается слишком много припоя, и почти все металлизированные отверстия забиты припоем. Функция аэродинамического ножа состоит в том, чтобы сдуть лишний припой и провести металлизированное отверстие, не слишком уменьшая размер металлизированного отверстия. Энергия, используемая для этой цели, обеспечивается давлением ветрового ножа и скоростью потока. Чем выше давление, тем выше скорость потока и тем тоньше покрытие припоя. Таким образом, давление на лопасти является одним из наиболее важных параметров выравнивания горячим воздухом. Обычно давление ветрового ножа составляет 0. 3-0. 5 МПа.

Давление до и после аэродинамического ножа обычно регулируется таким образом, чтобы оно было большим спереди и малым сзади, а разница давлений составляла 0,5 МПа. В соответствии с распределением геометрии на плате можно соответствующим образом отрегулировать давление переднего и заднего воздушных ножей, чтобы обеспечить плоское положение ИС и отсутствие выступов на заплате. Конкретное значение см. в заводском руководстве.

4. Температура воздушного ножа:

Горячий воздух, выходящий из воздушного ножа, мало влияет на печатную плату и мало влияет на давление воздуха. Но повышение температуры внутри лопасти помогает воздуху расширяться. Следовательно, когда давление постоянно, повышение температуры воздуха может обеспечить больший объем воздуха и более высокую скорость потока, чтобы создать большее усилие выравнивания. Температура воздушного ножа оказывает определенное влияние на внешний вид припоя после правки. Когда температура ветрового ножа ниже 93℃, поверхность покрытия темнеет, а с повышением температуры воздуха потемнение покрытия имеет тенденцию к уменьшению. В 176℃, темный вид исчез полностью. Поэтому минимальная температура ветрового ножа не менее 176℃. Обычно для достижения хорошей плоскостности поверхности олова температуру воздушного ножа можно регулировать в пределах 300°С.℃- 400℃.

5. Расстояние между воздушными ножами:

Когда горячий воздух в воздушном ноже выходит из сопла, скорость потока замедляется, и степень замедления пропорциональна квадрату расстояния между воздушным ножом. Следовательно, чем больше расстояние, тем ниже скорость воздуха и ниже выравнивающая сила. Расстояние между воздушными лопастями обычно составляет 0,95–1. 25 см. Расстояние между ветровыми ножами не должно быть слишком маленьким, иначе будет трение о печатную плату, что нехорошо для поверхности платы. Расстояние между верхним и нижним лезвиями обычно составляет около 4 мм, слишком большое расстояние может привести к разбрызгиванию припоя.

6. Угол воздушного ножа:

Угол, под которым лезвие дует на пластину, влияет на толщину покрытия припоя. Если угол не отрегулирован должным образом, толщина припоя на обеих сторонах печатной платы будет разной, что также может вызвать брызги расплавленного припоя и шум. Угол наклона большинства передних и задних воздушных ножей отрегулирован на 4 градуса вниз, слегка отрегулирован в соответствии с конкретным типом пластины и углом геометрического распределения поверхности пластины.

7. Скорость подъема печатной платы:

Другой переменной, связанной с выравниванием горячим воздухом, является скорость, с которой лезвия проходят между ними, скорость, с которой передатчик поднимается, что влияет на толщину припоя. Низкая скорость, на печатную плату поступает больше воздуха, поэтому припой тонкий. Наоборот, припой слишком толстый, а то и вовсе затыкает отверстия.

8. Температура и время предварительного нагрева:

Целью предварительного нагрева является повышение активности флюса и снижение теплового удара. Общая температура предварительного нагрева 343℃. При предварительном прогреве в течение 15 секунд температура поверхности печатной платы может достигать примерно 80℃. Некоторое выравнивание горячим воздухом без предварительного нагрева.

Три, однородность толщины покрытия припоя

Толщина припоя, покрытого выравниванием горячим воздухом, практически однородна. Но с изменением геометрии печатной проволоки изменяется и выравнивающее воздействие аэроножа на припой, поэтому изменяется и толщина слоя припоя выравнивания горячим воздухом. Обычно печатная проволока параллельна направлению выравнивания, сопротивление воздуха мало, усилие выравнивания велико, поэтому покрытие тонкое. Печатная проволока перпендикулярна направлению выравнивания, сопротивление воздуху велико, эффект выравнивания мал, поэтому покрытие толще, а покрытие припоя в металлизированном отверстии также неравномерно. Очень трудно получить полностью однородную и ровную поверхность олова, потому что припой сразу поднимается из высокотемпературной печи для олова в динамической среде высокого давления и высокой температуры. Но через настройку параметров можно сделать максимально плавно.

1. Выберите хороший флюс и припой.

Флюс является основным фактором гладкости поверхности олова. Флюс с хорошей активностью может получить относительно гладкую, блестящую и полную оловянную поверхность.

Припой должен выбирать сплав свинца и олова высокой чистоты и регулярно проводить отбеливание меди, чтобы гарантировать, что содержание меди составляет 0. Ниже 0,3% по рабочей нагрузке и результатам испытаний.

2. Регулировка оборудования

Воздушный нож является прямым фактором для регулировки плоскостности поверхности жести. Угол воздушного ножа, изменение давления воздушного ножа и разницы давлений до и после, температура воздушного ножа, расстояние воздушного ножа (расстояние по вертикали, расстояние по горизонтали) и скорость подъема будут иметь большое влияние на поверхность. Для разных типов пластин значения их параметров не совпадают, в некоторых передовых технологиях машины для распыления олова, оснащенной микрокомпьютером, различные типы пластин параметров сохраняются в компьютере для автоматической регулировки.

Воздушный нож и направляющая регулярно очищаются, а остатки зазора воздушного ножа очищаются каждые два часа. Когда производство большое, плотность очистки будет увеличиваться.

3. Предварительная обработка

Микротравление также оказывает большое влияние на плоскостность поверхности олова. Если глубина микротравления слишком мала, меди и олову трудно образовывать соединения меди и олова на поверхности, что приводит к локальной шероховатости поверхности олова. Плохой стабилизатор в растворе для микротравления приводит к быстрой и неравномерной скорости травления меди, а также к неровной поверхности олова. Обычно рекомендуется система APS.

Для некоторых типов противней иногда требуется предварительная обработка противней, что также оказывает определенное влияние на выравнивание формы.

Изображение

4. Предварительный контроль

Поскольку выравнивание горячим воздухом является последней обработкой, многие предыдущие процессы окажут на него определенное влияние, например, нечистая обработка вызовет дефекты олова, усилит контроль предыдущего процесса, может значительно уменьшить проблемы с выравниванием горячим воздухом.