เทคโนโลยีการปรับระดับลมร้อน PCB

เทคโนโลยีการปรับระดับลมร้อน PCB

เทคโนโลยีการปรับระดับลมร้อนเป็นเทคโนโลยีที่ค่อนข้างสมบูรณ์ แต่เนื่องจากกระบวนการอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและความดันสูง ทำให้ควบคุมคุณภาพและทำให้เสถียรได้ยาก บทความนี้จะแนะนำประสบการณ์การควบคุมกระบวนการปรับระดับลมร้อน

การเคลือบบัดกรีปรับระดับด้วยลมร้อน HAL (รู้จักกันทั่วไปในชื่อการพ่นดีบุก) เป็นเทคโนโลยีการประมวลผลหลังกระบวนการชนิดหนึ่งที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงงานผลิตแผงวงจรในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เป็นกระบวนการที่รวมการเชื่อมแบบจุ่มและการปรับระดับลมร้อนเพื่อเคลือบโลหะบัดกรียูเทคติกในรูที่เป็นโลหะของแผ่นพิมพ์และลวดพิมพ์ กระบวนการคือการจุ่มกระดานพิมพ์ด้วยฟลักซ์ จากนั้นจุ่มลงในสารเคลือบประสานที่หลอมเหลว จากนั้นผ่านระหว่างมีดลมทั้งสอง ด้วยลมอัดร้อนในมีดลมเพื่อเป่าบัดกรีส่วนเกินบนกระดานพิมพ์ และ กำจัดการบัดกรีส่วนเกินในรูโลหะเพื่อให้ได้การเคลือบประสานที่สว่าง เรียบ และสม่ำเสมอ

ข้อได้เปรียบที่โดดเด่นที่สุดของการปรับระดับลมร้อนสำหรับการเคลือบผิวประสานคือองค์ประกอบของการเคลือบยังคงไม่เปลี่ยนแปลง สามารถป้องกันขอบของวงจรพิมพ์ได้อย่างเต็มที่ และสามารถควบคุมความหนาของสารเคลือบผิวได้ด้วยมีดลม การเคลือบและทองแดงที่ฐานทำให้โลหะยึดเกาะได้ดี เปียกน้ำได้ดี เชื่อมได้ดี ทนต่อการกัดกร่อนได้ดีมาก เนื่องจากขั้นตอนหลังการพิมพ์ของบอร์ดพิมพ์ ข้อดีและข้อเสียมีผลโดยตรงต่อรูปลักษณ์ของบอร์ดพิมพ์ ความต้านทานการกัดกร่อน และคุณภาพการเชื่อมของลูกค้า วิธีการควบคุมกระบวนการ กังวลเกี่ยวกับปัญหาของโรงงานแผงวงจรมากกว่า ที่นี่เราพูดถึงการควบคุมกระบวนการปรับระดับลมร้อนในแนวดิ่งที่ใช้กันแพร่หลายมากที่สุดในบางประสบการณ์

ä¸ãการเลือกและการใช้ฟลักซ์

ฟลักซ์ที่ใช้ในการปรับระดับอากาศร้อนเป็นฟลักซ์พิเศษ ฟังก์ชั่นในเครื่องปรับอากาศร้อนคือการเปิดใช้งานพื้นผิวทองแดงที่สัมผัสบนกระดานพิมพ์ ปรับปรุงความสามารถในการเปียกของการบัดกรีบนพื้นผิวทองแดง ตรวจสอบให้แน่ใจว่าพื้นผิวลามิเนตไม่ร้อนเกินไป ให้การป้องกันบัดกรีเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันของบัดกรีเมื่อเย็นลงหลังจากปรับระดับ และป้องกันไม่ให้ประสานติดกับสารเคลือบต้านทานการบัดกรีเพื่อป้องกันไม่ให้ประสานเชื่อมระหว่างแผ่น ฟลักซ์ที่ใช้แล้วทำความสะอาดพื้นผิวของโลหะบัดกรี และออกไซด์ของโลหะบัดกรีจะถูกปล่อยออกมาพร้อมกับฟลักซ์ที่ใช้แล้ว

ฟลักซ์พิเศษที่ใช้สำหรับปรับระดับลมร้อนต้องมีลักษณะดังต่อไปนี้:

1、ต้องเป็นฟลักซ์ที่ละลายน้ำได้ ย่อยสลายได้ ไม่มีพิษ

ฟลักซ์ที่ละลายน้ำได้นั้นทำความสะอาดง่าย มีสารตกค้างน้อยกว่าบนพื้นผิว จะไม่ก่อมลพิษไอออนบนพื้นผิว การย่อยสลายทางชีวภาพโดยไม่ได้รับการบำบัดเป็นพิเศษสามารถปลดปล่อยได้ เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของการปกป้องสิ่งแวดล้อม อันตรายต่อร่างกายมนุษย์จะลดลงอย่างมาก

2、มีกิจกรรมดีๆ

ในแง่ของการเกิดปฏิกิริยา ความสามารถในการขจัดชั้นออกไซด์ออกจากพื้นผิวทองแดงเพื่อปรับปรุงความสามารถในการเปียกน้ำของโลหะบัดกรีบนพื้นผิวทองแดง โดยปกติแล้วสารกระตุ้นจะถูกเพิ่มเข้าไปในสารประสาน ในการเลือกทั้งคำนึงถึงกิจกรรมที่ดี แต่ยังคำนึงถึงการกัดกร่อนขั้นต่ำของทองแดง จุดประสงค์คือเพื่อลดการละลายของทองแดงในการบัดกรีและลดความเสียหายจากควันต่ออุปกรณ์

กิจกรรมของฟลักซ์สะท้อนให้เห็นในความจุดีบุกเป็นส่วนใหญ่ เนื่องจากสารออกฤทธิ์ที่ฟลักซ์แต่ละชนิดใช้ไม่เหมือนกัน กิจกรรมจึงไม่เหมือนกัน ฟลักซ์กิจกรรมสูง แผ่นหนา แผ่นแปะ และดีบุกที่ดีอื่นๆ ในทางตรงกันข้าม ปรากฏการณ์ทองแดงที่สัมผัสนั้นปรากฏบนพื้นผิวได้ง่าย กิจกรรมของสารออกฤทธิ์ยังสะท้อนให้เห็นในความสว่างและความเรียบของพื้นผิวดีบุก

3、เสถียรภาพทางความร้อน

ป้องกันน้ำมันสีเขียวและวัสดุฐานจากผลกระทบที่อุณหภูมิสูง

4、ให้มีความหนืดที่แน่นอน

การปรับระดับลมร้อนสำหรับฟลักซ์ต้องการความหนืด ความหนืดกำหนดการไหลของฟลักซ์ เพื่อให้การบัดกรีและพื้นผิวลามิเนตได้รับการปกป้องอย่างเต็มที่ ฟลักซ์ต้องมีความหนืดแน่นอน ฟลักซ์บัดกรีที่มีความหนืดน้อยจะยึดติดกับพื้นผิวได้ง่าย ของลามิเนต (หรือที่เรียกว่ากระป๋องแขวน) และง่ายต่อการผลิตสะพานในที่หนาแน่นเช่น IC

5、ความเป็นกรดที่เหมาะสม

ความเป็นกรดสูงของฟลักซ์ก่อนการพ่นแผ่นทำให้ขอบของชั้นต้านทานการเชื่อมหลุดลอกได้ง่าย การพ่นแผ่นหลังจากสารตกค้างเป็นเวลานานทำให้พื้นผิวดีบุกออกซิเดชั่นดำคล้ำได้ง่าย ค่าฟลักซ์ PH ทั่วไปคือ 2. 5-3 ห้าหรือมากกว่านั้น

ประสิทธิภาพอื่น ๆ ส่วนใหญ่สะท้อนให้เห็นในอิทธิพลของผู้ปฏิบัติงานและต้นทุนการดำเนินงาน เช่น กลิ่นเหม็น สารระเหยสูง ควัน พื้นที่เคลือบหน่วย ควรเลือกผู้ผลิตตามการทดสอบ

ระหว่างการทดลองใช้งาน สามารถทดสอบและเปรียบเทียบประสิทธิภาพต่อไปนี้ทีละรายการ:

1.     ความเรียบ ความสว่าง รูปลั๊กหรือเปล่าครับ

2. กิจกรรม: เลือกแผงวงจรแพทช์ที่มีความหนาแน่นสูง ทดสอบความจุดีบุก

3. แผงวงจรเคลือบด้วยฟลักซ์เพื่อป้องกัน 30 นาทีหลังจากล้างด้วยเทปทดสอบการลอกคราบน้ำมันสีเขียว

4. หลังจากพ่นเพลทแล้ว ให้วางทิ้งไว้ 30 นาที แล้วทดสอบว่าผิวดีบุกกลายเป็นสีดำหรือไม่

5. สิ่งตกค้างหลังการทำความสะอาด

6. เชื่อมต่อบิต IC หนาแน่น

7. แผงเดี่ยว (แผ่นใยแก้ว ฯลฯ) ที่ด้านหลังของกระป๋องแขวน

8. ควัน

9. ความผันผวน ขนาด กลิ่น ไม่ว่าจะเติมทินเนอร์

10. ไม่มีฟองเมื่อทำความสะอาด

.

äºãการควบคุมและการเลือกพารามิเตอร์กระบวนการปรับระดับลมร้อน

พารามิเตอร์กระบวนการปรับระดับลมร้อนประกอบด้วย î£ อุณหภูมิบัดกรี เวลาในการเชื่อมแบบจุ่ม แรงดันใบมีดลม อุณหภูมิใบมีดลม มุมใบมีดลม ระยะห่างใบมีดลม และความเร็วที่เพิ่มขึ้นของ PCB เป็นต้น ต่อไปนี้จะกล่าวถึงอิทธิพลของพารามิเตอร์กระบวนการเหล่านี้ที่มีต่อ คุณภาพของบอร์ดพิมพ์

1. เวลาแช่ดีบุก:

เวลาในการชะล้างมีความสัมพันธ์ที่ดีกับคุณภาพของการเคลือบประสาน ในระหว่างการเชื่อมแบบแช่ น้ำยาประสานจะเกิดชั้นของสารประกอบโลหะ î°IMC ระหว่างฐานทองแดงและดีบุก และเคลือบประสานบนลวด โดยทั่วไปกระบวนการข้างต้นจะใช้เวลา 2-4 วินาที ในเวลานี้สามารถสร้างสารประกอบระหว่างโลหะที่ดีได้ ยิ่งนานยิ่งประสานหนาขึ้น แต่เวลานานเกินไปจะทำให้วัสดุฐานของบอร์ดพิมพ์แตกเป็นชั้นและน้ำมันเขียวเดือด เวลาสั้นเกินไป ทำให้เกิดปรากฏการณ์กึ่งจุ่มได้ง่าย ส่งผลให้ดีบุกเป็นสีขาว นอกจากนี้ยังทำให้พื้นผิวดีบุกหยาบได้ง่าย

2. อุณหภูมิถังดีบุก:

ตัวประสานทั่วไปที่ใช้สำหรับ PCB และชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์คือโลหะผสมตะกั่ว 37 / ดีบุก 63 ซึ่งมีจุดหลอมเหลว 183℃. ความสามารถในการสร้างสารประกอบระหว่างโลหะกับทองแดงมีน้อยมากที่อุณหภูมิบัดกรีระหว่าง 183℃และ 221℃. ที่ 221℃, บัดกรีเข้าสู่เขตเปียกซึ่งมีตั้งแต่ 221℃ถึง 293℃. เนื่องจากแผ่นโลหะเสียหายได้ง่ายที่อุณหภูมิสูง ดังนั้นควรเลือกอุณหภูมิบัดกรีให้ต่ำลงเล็กน้อย ในทางทฤษฎีพบว่า 232℃คืออุณหภูมิการเชื่อมที่เหมาะสมที่สุด และในทางปฏิบัติคือ 250℃คืออุณหภูมิที่เหมาะสม

3. แรงดันมีดลม:

มีเนื้อบัดกรีเหลืออยู่บน PCB ที่เชื่อมแบบจุ่มมากเกินไป และรูที่เป็นโลหะเกือบทั้งหมดจะถูกอุดด้วยตัวประสาน หน้าที่ของมีดลมคือการเป่าโลหะบัดกรีส่วนเกินออกและนำรูที่เคลือบโลหะ โดยไม่ลดขนาดของรูที่เคลือบโลหะมากเกินไป พลังงานที่ใช้เพื่อการนี้มาจากแรงดันลมและอัตราการไหล ยิ่งความดันสูง อัตราการไหลก็จะยิ่งเร็วขึ้น การเคลือบผิวประสานก็จะยิ่งบางลง ดังนั้น แรงดันใบมีดจึงเป็นหนึ่งในตัวแปรที่สำคัญที่สุดในการปรับระดับลมร้อน โดยปกติแรงดันมีดลมคือ 0 3-0 5 เมกะปาสคาล

โดยทั่วไปความดันก่อนและหลังมีดลมจะถูกควบคุมให้ใหญ่ที่ด้านหน้าและเล็กที่ด้านหลัง และความแตกต่างของความดันคือ 0. 5 mpa ตามการกระจายของรูปทรงเรขาคณิตบนกระดาน สามารถปรับแรงกดของใบมีดลมด้านหน้าและด้านหลังได้อย่างเหมาะสมเพื่อให้แน่ใจว่าตำแหน่ง IC เรียบและไม่มีส่วนที่ยื่นออกมา โปรดดูคู่มือโรงงานสำหรับค่าเฉพาะ

4. อุณหภูมิมีดอากาศ:

ลมร้อนที่ไหลจากมีดลมมีผลเพียงเล็กน้อยต่อกระดานพิมพ์ และมีผลเพียงเล็กน้อยต่อแรงดันอากาศ แต่การเพิ่มอุณหภูมิภายในใบมีดจะช่วยให้อากาศขยายตัว ดังนั้น เมื่อความดันคงที่ การเพิ่มอุณหภูมิของอากาศสามารถให้ปริมาณอากาศที่มากขึ้นและอัตราการไหลที่เร็วขึ้น เพื่อสร้างแรงปรับระดับที่มากขึ้น อุณหภูมิของมีดลมมีผลบางอย่างต่อลักษณะที่ปรากฏของการเคลือบประสานหลังจากปรับระดับ เมื่ออุณหภูมิของมีดลมต่ำกว่า 93℃พื้นผิวเคลือบจะมืดลง และด้วยอุณหภูมิอากาศที่เพิ่มขึ้น การเคลือบที่มืดลงมีแนวโน้มลดลง ที่ 176℃ลักษณะที่มืดหายไปอย่างสมบูรณ์ ดังนั้นอุณหภูมิต่ำสุดของมีดลมจึงไม่ต่ำกว่า 176℃. โดยปกติแล้วเพื่อให้ได้ความเรียบของพื้นผิวดีบุกที่ดี อุณหภูมิมีดลมสามารถควบคุมได้ระหว่าง 300℃- 400℃.

5. ระยะห่างของมีดลม:

เมื่อลมร้อนในใบมีดไล่อากาศออกจากหัวฉีด อัตราการไหลจะช้าลง และระดับของการช้าลงจะเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของระยะห่างระหว่างใบมีดลม ความเร็วลมยิ่งต่ำ แรงปรับระดับยิ่งต่ำ ระยะห่างของใบพัดโดยทั่วไปคือ 0. 95-1 25 ซม. ระยะห่างของใบมีดลมไม่ควรน้อยเกินไป มิฉะนั้น จะเกิดแรงเสียดทานบนกระดานที่พิมพ์ î ซึ่งไม่ดีต่อพื้นผิวกระดาน ระยะห่างระหว่างใบมีดบนและล่างโดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 4 มม. ซึ่งมากเกินไปอาจทำให้บัดกรีกระเด็นได้

6. มุมมีดลม:

มุมที่ใบมีดพัดแผ่นส่งผลต่อความหนาของสารเคลือบประสาน หากปรับมุมไม่ถูกต้อง ความหนาของการบัดกรีทั้งสองด้านของบอร์ดพิมพ์จะแตกต่างกัน และอาจเกิดการกระเด็นของโลหะบัดกรีและเสียงรบกวนได้ มุมมีดลมด้านหน้าและด้านหลังส่วนใหญ่ปรับเอียงลง 4 องศา ปรับเล็กน้อยตามประเภทแผ่นเฉพาะและมุมกระจายเรขาคณิตของพื้นผิวแผ่น

7. ความเร็วในการพิมพ์ของบอร์ดที่เพิ่มขึ้น:

ตัวแปรอื่นที่เกี่ยวข้องกับการปรับระดับลมร้อนคือความเร็วที่ใบมีดเคลื่อนผ่านระหว่างใบมีด ความเร็วที่ตัวส่งสัญญาณสูงขึ้น ซึ่งส่งผลต่อความหนาของโลหะบัดกรี ความเร็วต่ำ ลมเป่าไปที่บอร์ดพิมพ์มากขึ้น ดังนั้นการบัดกรีจึงบาง ในทางตรงกันข้าม บัดกรีหนาเกินไป หรือแม้แต่รูเสียบ

8. อุณหภูมิและเวลาในการอุ่นเครื่อง:

จุดประสงค์ของการอุ่นคือเพื่อปรับปรุงกิจกรรมของฟลักซ์และลดช็อกจากความร้อน อุณหภูมิอุ่นทั่วไปคือ 343℃. เมื่ออุ่นเป็นเวลา 15 วินาที อุณหภูมิพื้นผิวของบอร์ดที่พิมพ์จะสูงถึงประมาณ 80℃. การปรับระดับลมร้อนโดยไม่ผ่านกระบวนการอุ่นก่อน

สาม ความสม่ำเสมอของความหนาของผิวเคลือบประสาน

ความหนาของโลหะบัดกรีที่ถูกปรับระดับด้วยลมร้อนนั้นมีความสม่ำเสมอโดยพื้นฐานแล้ว แต่ด้วยการเปลี่ยนแปลงของรูปทรงเรขาคณิตของเส้นลวดที่พิมพ์ออกมา ผลของการปรับระดับของมีดลมในการบัดกรีก็เปลี่ยนไปเช่นกัน ดังนั้นความหนาของการเคลือบประสานของการปรับระดับลมร้อนก็เปลี่ยนไปเช่นกัน โดยปกติแล้ว ลวดพิมพ์จะขนานกับทิศทางการปรับระดับ ความต้านทานต่ออากาศจะน้อย แรงปรับระดับจะมาก ดังนั้นการเคลือบผิวจึงบาง ลวดพิมพ์ตั้งฉากกับทิศทางการปรับระดับ ความต้านทานต่ออากาศมีมาก เอฟเฟกต์การปรับระดับมีน้อย ดังนั้นการเคลือบผิวจึงหนาขึ้น และการเคลือบประสานในรูที่เคลือบโลหะก็ไม่สม่ำเสมอเช่นกัน เป็นเรื่องยากมากที่จะได้พื้นผิวดีบุกที่เรียบสม่ำเสมออย่างสมบูรณ์ เนื่องจากโลหะบัดกรีถูกยกขึ้นทันทีจากเตาดีบุกที่มีอุณหภูมิสูงในสภาพแวดล้อมแบบไดนามิกที่มีความดันสูงและอุณหภูมิสูง แต่การปรับพารามิเตอร์สามารถทำได้อย่างราบรื่นที่สุด

1. เลือกฟลักซ์และประสานที่ดี

ฟลักซ์เป็นปัจจัยหลักของความเรียบของผิวดีบุก ฟลักซ์ที่มีกิจกรรมที่ดีจะได้พื้นผิวดีบุกที่ค่อนข้างเรียบ สว่าง และสมบูรณ์

บัดกรีควรเลือกโลหะผสมตะกั่วดีบุกที่มีความบริสุทธิ์สูง และดำเนินการฟอกทองแดงเป็นประจำเพื่อให้แน่ใจว่าปริมาณทองแดงเป็น 0 ต่ำกว่า 03% สำหรับปริมาณงานและผลการทดสอบ

2. การปรับอุปกรณ์

มีดลมเป็นปัจจัยโดยตรงในการปรับความเรียบของพื้นผิวดีบุก มุมมีดลม ความดันมีดลม และความแตกต่างของความดันเปลี่ยนแปลงก่อนและหลัง อุณหภูมิมีดลม ระยะห่างของมีดลม (ระยะทางแนวตั้ง ระยะทางแนวนอน) และความเร็วในการยกจะมีอิทธิพลอย่างมากต่อพื้นผิว สำหรับเพลตประเภทต่างๆ ค่าพารามิเตอร์จะไม่เท่ากัน ในเทคโนโลยีขั้นสูงบางอย่างของเครื่องพ่นดีบุกที่ติดตั้งไมโครคอมพิวเตอร์ พารามิเตอร์เพลตประเภทต่างๆ จะจัดเก็บไว้ในคอมพิวเตอร์เพื่อการปรับอัตโนมัติ

ทำความสะอาดมีดลมและรางนำทางเป็นประจำ และทำความสะอาดเศษช่องว่างมีดลมทุกสองชั่วโมง เมื่อการผลิตมีปริมาณมาก ความหนาแน่นในการทำความสะอาดจะเพิ่มขึ้น

3. การปรับสภาพ

การแกะสลักระดับไมโครยังมีอิทธิพลอย่างมากต่อความเรียบของพื้นผิวดีบุก หากความลึกของการแกะสลักระดับไมโครต่ำเกินไป ทองแดงและดีบุกจะก่อตัวเป็นสารประกอบทองแดงและดีบุกบนพื้นผิวได้ยาก ส่งผลให้พื้นผิวดีบุกในบริเวณนั้นมีความขรุขระ สารเพิ่มความคงตัวที่ไม่ดีในสารละลายกัดกรดขนาดเล็กทำให้กัดทองแดงเร็วและไม่สม่ำเสมอ และยังทำให้พื้นผิวดีบุกไม่สม่ำเสมออีกด้วย โดยทั่วไปแนะนำให้ใช้ระบบ APS

สำหรับเพลตบางประเภท บางครั้งจำเป็นต้องมีการปรับสภาพเพลตก่อนอบ ซึ่งจะมีผลต่อการปรับระดับดีบุกด้วย

ภาพ

4. การควบคุมก่อนกระบวนการ

เนื่องจากการปรับระดับด้วยลมร้อนเป็นการบำบัดครั้งสุดท้าย กระบวนการก่อนหน้านี้จำนวนมากจะส่งผลกระทบบางอย่าง เช่น การพัฒนาที่ไม่สะอาดจะทำให้เกิดข้อบกพร่องของดีบุก เสริมสร้างการควบคุมของกระบวนการก่อนหน้านี้ สามารถลดปัญหาในการปรับระดับอากาศร้อนได้อย่างมาก