Технологія вирівнювання PCB гарячим повітрям

Технологія вирівнювання PCB гарячим повітрям

Технологія вирівнювання гарячим повітрям є відносно зрілою технологією, але оскільки її процес відбувається в динамічному середовищі з високою температурою та високим тиском, якість важко контролювати та стабілізувати. Ця стаття представить деякий досвід управління процесом вирівнювання гарячим повітрям.

Вирівнювальне покриття припою гарячим повітрям HAL (широко відоме як напилення олова) — це свого роду технологія обробки після обробки, яка останніми роками широко використовується на заводах з виробництва друкованих плат. Насправді це процес, який поєднує зварювання зануренням і вирівнювання гарячим повітрям для покриття евтектичного припою в металізованих отворах друкованої плати та друкованого дроту. Процес полягає в тому, щоб спочатку занурити друковану плату у флюс, потім занурити в розплавлене покриття припою, а потім пропустити між двома повітряними ножами, за допомогою гарячого стисненого повітря в повітряному ножі, щоб здути надлишок припою на друкованій платі, і видаліть надлишок припою в металевому отворі, щоб отримати яскраве, рівне та рівномірне покриття припою.

Найвидатніші переваги вирівнювання гарячим повітрям для покриття припоєм полягають у тому, що склад покриття залишається незмінним, краї друкованої схеми можуть бути повністю захищені, а товщину покриття можна контролювати за допомогою вітрового ножа; Покриття та базова мідь забезпечують склеювання металу, хорошу змочуваність, хорошу зварюваність, стійкість до корозії також дуже хороша. Оскільки після обробки друкованої плати її переваги та недоліки безпосередньо впливають на зовнішній вигляд друкованої плати, стійкість до корозії та якість зварювання замовника. Як контролювати його процес, більше стурбований проблемою фабрики друкованих плат. Тут ми говоримо про найбільш широко використовуваний контроль процесу вертикального вирівнювання гарячим повітрям.

ä¸ãвибір і застосування флюсу

Флюс, який використовується для вирівнювання гарячим повітрям – це спеціальний флюс. Його функція в гарячому кондиціонуванні повітря полягає в активації відкритої мідної поверхні на друкованій платі, покращенні змочуваності припою на мідній поверхні; Переконайтеся, що поверхня ламінату не перегрівається, забезпечте захист припою, щоб запобігти окисленню припою під час охолодження після вирівнювання, і запобігти прилипанню припою до стійкого до припою покриття, щоб запобігти перемиканню припою між контактними площадками; Відпрацьований флюс очищає поверхню припою, а оксид припою виводиться разом з відпрацьованим флюсом.

Спеціальний флюс, який використовується для вирівнювання гарячим повітрям, повинен мати такі характеристики:

1、Це повинен бути водорозчинний флюс, біорозкладний, нетоксичний.

Водорозчинний флюс легко очищається, менше залишків на поверхні, не утворює іонного забруднення на поверхні; Біодеградація без спеціальної обробки може бути виведена, щоб відповідати вимогам охорони навколишнього середовища, шкода для людського організму значно зменшується.

2、Має хорошу активність

З точки зору реакційної здатності, здатності видаляти оксидний шар з поверхні міді для покращення змочуваності припою на поверхні міді, до припою зазвичай додають активатор. Під час вибору, щоб брати до уваги хорошу активність, а також враховувати мінімальну корозію міді, метою є зменшення розчинності міді в припої та зменшення пошкодження обладнання від диму.

Діяльність флюсу в основному відображається на ємності олова. Оскільки діюча речовина, яку використовує кожен флюс, неоднакова, його активність неоднакова. Високоактивний флюс, щільні накладки, латки та інше хороше олово; Навпаки, на поверхні відкритого мідного явища легко з’явитися, активність активної речовини також відображається на яскравості та гладкості поверхні олова.

3、Термостабільність

Захищайте зелене масло та основний матеріал від високотемпературного впливу.

4、Мати певну в'язкість.

Вирівнювання флюсу гарячим повітрям вимагає певної в’язкості, в’язкість визначає текучість флюсу, щоб повністю захистити поверхню припою та ламінату, флюс повинен мати певну в’язкість, флюсовий припій з невеликою в’язкістю легко прилипає до поверхні. ламінату (також відомий як підвісна жерсть), і легко виробляти мости в місцях з великою щільністю, таких як IC.

5、Відповідна кислотність

Висока кислотність флюсу перед розпиленням пластини легко спричинити відшарування краю шару опору зварювання, розпилення пластини після його залишків протягом тривалого часу легко спричинити почорніння олов’яної поверхні, окислення. Загальне значення PH потоку становить 2,5-3. П'ять чи близько того.

Інші показники в основному відображаються на впливі операторів та експлуатаційних витратах, таких як неприємний запах, високий вміст летючих речовин, дим, площа покриття блоку, виробників слід обирати на основі експерименту.

Під час випробування можна перевірити та порівняти одну за одною такі характеристики:

1.     Рівність, яскравість, пробка чи ні

2. Вправа: виберіть друковану плату з тонкими щільними накладками, перевірте її ємність для олова.

3. Друкована плата, покрита флюсом, щоб запобігти 30 хвилинам, після промивання тестовою стрічкою зеленого масла.

4. Після розбризкування пластини помістіть її на 30 хвилин і перевірте, чи стане поверхня олова чорною.

5. Залишки після очищення

6. Підключений щільний біт IC.

7. Одинарна панель (скловолоконна плита тощо) на задній частині підвісної банки.

8. Дим,

9. Летючість, розмір запаху, чи потрібно додавати розчинник

10. При чищенні не утворюється піна

.

äºãКонтроль і вибір параметрів процесу вирівнювання гарячим повітрям

Параметри процесу вирівнювання гарячим повітрям включають температуру припою £, час зварювання зануренням, тиск повітряного ножа, температуру повітряного ножа, кут повітряного ножа, відстань повітряного ножа та швидкість підйому друкованої плати тощо. Далі буде обговорено вплив цих параметрів процесу на якість друкованої плати.

1. Час занурення олова:

Час вилуговування сильно залежить від якості покриття припою. Під час зварювання зануренням між мідною основою та оловом у припої утворюється шар металевої сполуки î°IMC, а на дроті утворюється покриття припою. Вищезазначений процес зазвичай займає 2-4 секунди, за цей час може утворитися хороша інтерметалічна сполука. Чим більше часу, тим товщі припій. Але занадто довгий час призведе до розшарування основного матеріалу друкованої плати та бурління зеленої олії, часу занадто мало, легко виробляти явище напівзанурення, що призводить до місцевого білого олова, на додаток до легкого виробництва шорсткої поверхні олова.

2. Температура олов'яного бака:

Звичайним припоєм для друкованих плат і електронних компонентів є сплав свинцю 37/олова 63 з температурою плавлення 183℃. Здатність утворювати інтерметалічні сполуки з міддю дуже мала при температурах припою між 183℃і 221℃. На 221℃, припій потрапляє в зону змочування, яка коливається від 221℃до 293℃. Враховуючи, що пластину легко пошкодити при високій температурі, тому температуру припою слід вибирати трохи нижче. Теоретично встановлено, що 232℃є оптимальною температурою зварювання, а на практиці 250℃є оптимальною температурою.

3. Тиск повітряного ножа:

Занадто багато припою залишається на друкованій платі, звареній зануренням, і майже всі металізовані отвори заблоковані припоєм. Функція духового ножа полягає в тому, щоб здути надлишки припою та провести металізований отвір, не зменшуючи надто розмір металізованого отвору. Енергія, яка використовується для цієї мети, забезпечується тиском вітрового ножа та швидкістю потоку. Чим вище тиск, тим швидше швидкість потоку, тим тонше покриття припою. Тому тиск лопатей є одним із найважливіших параметрів вирівнювання гарячим повітрям. Зазвичай тиск вітрового ножа становить 0,3-0. 5 МПа.

Тиск перед і після вітрового ножа, як правило, контролюється великим спереду та малим ззаду, а різниця тиску становить 0,5 МПа. Відповідно до розподілу геометрії на дошці, тиск переднього та заднього повітряного ножа можна регулювати належним чином, щоб забезпечити плоску позицію IC та відсутність виступів на латці. Зверніться до заводського посібника для отримання конкретного значення.

4. Температура повітряного ножа:

Гаряче повітря, що витікає з повітряного ножа, мало впливає на друковану плату та на тиск повітря. Але підвищення температури всередині леза сприяє розширенню повітря. Таким чином, коли тиск є постійним, підвищення температури повітря може забезпечити більший об’єм повітря та більшу швидкість потоку, щоб створити більшу силу вирівнювання. Певний вплив на зовнішній вигляд покриття припою після вирівнювання має температура повітряного ножа. Коли температура вітрового ножа нижче 93℃, поверхня покриття темніє, а з підвищенням температури повітря потемніння покриття має тенденцію до зменшення. На 176℃, темний вигляд повністю зник. Тому найнижча температура вітрового ножа становить не менше 176℃. Зазвичай для досягнення хорошої рівності поверхні олова температуру повітряного ножа можна контролювати в межах 300℃- 400℃.

5. Відстань між повітряними ножами:

Коли гаряче повітря в повітряному ножі виходить із сопла, швидкість потоку сповільнюється, і ступінь уповільнення пропорційна квадрату відстані між повітряним ножем. Отже, чим більше відстань, тим менша швидкість повітря, тим менша сила вирівнювання. Відстань між повітряними лопатями зазвичай становить 0,95-1. 25 см. Відстань між ножем не має бути надто малим, інакше виникне тертя на друкованій дошці î, що погано для поверхні дошки. Відстань між верхнім і нижнім лезами зазвичай становить близько 4 мм, занадто велика схильність до розбризкування припою.

6. Кут повітряного ножа:

Кут, під яким лезо обдуває пластину, впливає на товщину покриття припою. Якщо кут не відрегульовано належним чином, товщина припою з обох боків друкованої плати буде різною, а також можуть виникнути бризки розплавленого припою та шум. Більшість кутів переднього та заднього пневматичного ножа регулюється на 4 градуси вниз, дещо регулюється відповідно до конкретного типу пластини та кута геометричного розподілу поверхні пластини.

7. Швидкість підйому друкованої плати:

Іншою змінною, пов’язаною з вирівнюванням гарячим повітрям, є швидкість, з якою леза проходять між ними, швидкість, з якою піднімається передавач, що впливає на товщину припою. Повільна швидкість, на друковану плату надходить більше повітря, тому припій тонкий. Навпаки, припій занадто товстий, або взагалі забиває отвори.

8. Температура та час попереднього нагріву:

Метою попереднього нагрівання є покращення активності флюсу та зменшення теплового удару. Загальна температура підігріву 343℃. При попередньому нагріванні протягом 15 секунд температура поверхні друкованої плати може досягати приблизно 80℃. Деяке вирівнювання гарячим повітрям без процесу попереднього нагрівання.

По-третє, рівномірність товщини покриття припою

Товщина припою, покритого вирівнюванням гарячим повітрям, практично рівномірна. Але зі зміною геометрії друкованого дроту також змінюється ефект вирівнювання вітрового ножа на припій, тому товщина покриття припою під час вирівнювання гарячим повітрям також змінюється. Зазвичай друкований дріт паралельно напрямку вирівнювання, опір повітрю невеликий, сила вирівнювання велика, тому покриття тонке. Друкований дріт перпендикулярно напрямку вирівнювання, опір повітрю великий, ефект вирівнювання невеликий, тому покриття товщі, а покриття припою в металізованому отворі також нерівномірне. Дуже важко отримати абсолютно однорідну та рівну поверхню олова, тому що припій одразу піднімається з високотемпературної печі для олова в динамічному середовищі високого тиску та високої температури. Але завдяки налаштуванню параметрів можна максимально згладити.

1. Виберіть хороший флюс і припій

Основним фактором гладкості поверхні жерсті є флюс. Флюс з хорошою активністю може отримати відносно гладку, яскраву та повну поверхню олова.

Для припою слід вибирати свинцево-олов'яний сплав високої чистоти та регулярно проводити відбілювання міді, щоб переконатися, що вміст міді становить 0. Нижче 03% за робочим навантаженням і результатами тестування.

2. Налагодження обладнання

Повітряний ніж є прямим чинником для регулювання рівності поверхні олова. Кут повітряного ножа, тиск повітряного ножа та зміна різниці тиску до та після, температура повітряного ножа, відстань повітряного ножа (вертикальна відстань, горизонтальна відстань) та швидкість підйому матимуть великий вплив на поверхню. Для різних типів пластин їхні значення параметрів не однакові, у деяких передових технологіях машин для напилення олова, оснащених мікрокомп’ютером, параметри різних типів пластин зберігаються в комп’ютері для автоматичного налаштування.

Пневматичний ніж і направляючу рейку регулярно очищають, а залишки зазору повітряного ножа очищають кожні дві години. Коли виробництво є великим, щільність очищення збільшиться.

3. Попередня обробка

Мікротравлення також має великий вплив на площинність поверхні олова. Якщо глибина мікротравлення занадто мала, міді та олову важко утворювати сполуки міді та олова на поверхні, що призводить до локальної шорсткості поверхні олова. Поганий стабілізатор у розчині для мікротравлення призводить до швидкої та нерівномірної швидкості травлення міді, а також до нерівної поверхні олова. Зазвичай рекомендується система APS.

Для деяких типів форм іноді потрібна попередня обробка форм для випікання, що також матиме певний вплив на вирівнювання форми.

Фото

4. Передтехнологічний контроль

Оскільки вирівнювання гарячим повітрям є останньою обробкою, багато попередніх процесів матимуть певний вплив на нього, наприклад, розробка нечистої спричинить дефекти олова, посилить контроль попереднього процесу, може значно зменшити проблеми з вирівнюванням гарячим повітрям.