PCB熱風レベリング技術

PCB熱風レベリング技術

熱風レベリング技術は比較的成熟した技術ですが、そのプロセスは高温高圧の動的環境にあるため、品質の制御と安定化が困難です。この論文では、熱風レベリングプロセス制御の経験をいくつか紹介します。

熱風レベリングはんだコーティングHAL（通称スズ溶射）は、近年回路基板工場で広く採用されている一種の後工程処理技術です。実際には、ディップ溶接と熱風レベリングを組み合わせて、プリント基板やプリント配線のメタライズ穴に共晶はんだを塗布する工程です。まずプリント基板をフラックスに浸し、次に溶融はんだコーティングに浸し、次に2つのエアナイフの間を通過し、エアナイフ内の高温の圧縮空気でプリント基板上の余分なはんだを吹き飛ばし、金属穴の余分なはんだを取り除き、明るく平らで均一なはんだコーティングを実現します。

はんだコーティングの熱風レベリングの最も優れた利点は、コーティングの組成が変わらないこと、プリント回路のエッジを完全に保護できること、およびコーティングの厚さをウィンドナイフで制御できることです。コーティングとベースの銅は金属結合を形成し、濡れ性が良く、溶接性が良く、耐食性も非常に優れています。プリント基板の後工程として、その一長一短はプリント基板の外観、耐食性、お客様の溶接品質に直結します。そのプロセスをどのように制御するかは、回路基板工場の問題をより懸念しています。ここでは、いくつかの経験の最も広く使用されている垂直熱風レベリング プロセス制御について説明します。

ä¸ãフラックスの選択と使用

熱風レベリングに使用するフラックスは特殊フラックスです。温熱空調におけるその機能は、プリント基板の露出した銅表面を活性化し、銅表面のはんだの濡れ性を改善することです。ラミネート表面が過熱しないことを確認し、レベリング後に冷却されたときにはんだの酸化を防ぐためにはんだを保護し、はんだ抵抗コーティングにはんだがくっつかないようにして、はんだがパッド間をブリッジするのを防ぎます。使用済みフラックスははんだの表面を洗浄し、はんだ酸化物は使用済みフラックスとともに排出されます。

熱風レベリングに使用される特別なフラックスには、次の特性が必要です。

1、水溶性フラックス、生分解性、非毒性でなければなりません。

水溶性フラックスは掃除が簡単で、表面の残留物が少なく、表面にイオン汚染を形成しません。環境保護の要件を満たすために、特別な処理をせずに生分解を排出することができ、人体への害が大幅に減少します。

2、良い活動をしています

反応性、つまり銅表面から酸化物層を除去して銅表面上のはんだの濡れ性を改善する能力の観点から、通常ははんだに活性剤が添加されます。選択では、良好な活性を考慮に入れるだけでなく、銅の腐食を最小限に抑えることも考慮します。目的は、はんだへの銅の溶解度を減らし、機器への煙による損傷を減らすことです。

フラックスの活性は、主に錫の容量に反映されます。各フラックスで使用される活性物質は同じではないため、その活性は同じではありません。高活性フラックス、高密度パッド、パッチ、その他の優れたスズ。逆に、露出した銅の表面に現れやすい現象で、活性物質の活性は錫表面の明るさと滑らかさに反映されます。

3、熱安定性

グリーンオイルと基材が高温の影響を受けるのを防ぎます。

4、一定の粘性を持つこと。

フラックスの熱風レベリングには一定の粘度が必要です。粘度はフラックスの流動性を決定します。はんだとラミネートの表面を完全に保護するには、フラックスには一定の粘度が必要です。粘度の小さいフラックスはんだは表面に付着しやすいです。積層板（吊り錫とも呼ばれる）で、ICなどの密集した場所でブリッジを作りやすい。

5、適度な酸味

溶射プレート前のフラックスの酸性度が高いと、溶接抵抗層のエッジが剥がれやすく、溶射プレートの残留物が長時間にわたってスズ表面の黒化酸化を引き起こしやすくなります。一般的なフラックス PH 値は 2 です。 5-3. 5つくらい。

その他のパフォーマンスは、主にオペレーターの影響と運用コストに反映されます。たとえば、悪臭、高揮発性物質、煙、ユニット コーティング エリアなどは、実験に基づいてメーカーを選択する必要があります。

試用期間中、次のパフォーマンスを 1 つずつテストして比較できます。

1.     平坦度、明るさ、プラグホールの有無

2. アクティビティ: 高密度パッチ回路基板を選択し、その錫容量をテストします。

3. フラックスを塗布した回路基板を 30 分間放置し、テープで洗浄後、緑色の油分を除去するテストを行います。

4.プレートにスプレーした後、30分間置いて、錫の表面が黒くなるかどうかをテストします。

5.洗浄後の残留物

6.密なICビットが接続されています。

7.吊りブリキの裏面は単板（グラスファイバーボード等）。

8.煙、

9. 揮発性、においの大きさ、シンナーの添加の有無

10.洗浄時に泡が出ない

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äºã熱風レベリングプロセスパラメータの制御と選択

熱風レベリング プロセス パラメータには、はんだ温度、ディップ溶接時間、エア ナイフ圧力、エア ナイフ温度、エア ナイフ角度、エア ナイフ間隔、PCB 上昇速度などが含まれます。以下では、これらのプロセス パラメータがプリント基板の品質。

1. 錫浸漬時間:

浸出時間は、はんだコーティングの品質と大きな関係があります。浸漬溶接では、はんだ中の銅素地とすずの間に金属化合物 °IMC の層が形成され、ワイヤにはんだコーティングが形成されます。上記のプロセスは一般に 2 ～ 4 秒かかります。この時間で良好な金属間化合物を形成できます。時間が長いほど、はんだは厚くなります。しかし、時間が長すぎると、プリント基板の基材が成層化し、緑色の油が泡立ち、時間が短すぎると、半浸漬現象が発生しやすくなり、局所的にスズが白くなり、スズ表面が粗くなりやすくなります。

2.錫タンク温度:

PCB および電子部品に使用される一般的なはんだは、融点が 183 の鉛 37 / スズ 63 合金です。℃.銅と金属間化合物を形成する能力は、183 ～ 183 ℃ のはんだ温度では非常に小さい℃そして221℃. 221で℃、はんだは221からの範囲の濡れゾーンに入ります℃293まで℃.高温ではプレートが傷みやすいので、はんだ温度はやや低めに設定してください。理論的には、232℃は最適な溶接温度であり、実際には 250℃最適温度です。

3.エアナイフ圧力：

ディップ溶接された PCB にはんだが残りすぎて、ほとんどすべてのメタライズ穴がはんだで塞がれています。ウィンド ナイフの機能は、余分なはんだを吹き飛ばし、メタライズ穴のサイズを小さくしすぎずにメタライズ穴を導通させることです。この目的に使用されるエネルギーは、風ナイフの圧力と流量によって提供されます。圧力が高いほど、流量が速くなり、はんだコーティングが薄くなります。したがって、ブレード圧力は、熱風レベリングの最も重要なパラメーターの 1 つです。通常、風ナイフの圧力は0.3-0です。 5mpa。

ウインドナイフの前後の圧力は、一般的に前方が大きく後方が小さくなるように制御されており、圧力差は0.5mpaです。ボード上のジオメトリの分布に応じて、前後のエア ナイフの圧力を適切に調整して、IC の位置が平らになり、パッチに突起がないようにすることができます。具体的な値については、工場マニュアルを参照してください。

4. エアナイフ温度:

エアナイフから流れる熱風はプリント基板への影響が少なく、空気圧への影響も少ない。しかし、ブレード内の温度を上げると、空気が膨張しやすくなります。したがって、圧力が一定の場合、空気温度を上げると、より大きな空気量とより速い流量が得られ、より大きなレベリング力が得られます。エアナイフの温度は、レベリング後のはんだコーティングの外観に一定の影響を与えます。風刃の温度が93℃以下の場合℃、コーティング表面が黒ずみ、気温の上昇とともに、コーティングの黒ずみが減少する傾向があります。 176で℃、暗い外観は完全に消えました。したがって、風ナイフの最低温度は176度以上です℃.通常、良好なスズ表面の平坦性を実現するために、エア ナイフの温度を 300 ～ 300 ℃ に制御できます。℃- 400℃.

5. エア ナイフの間隔:

エアナイフ内の熱風がノズルから出ると流速が遅くなり、減速の度合いはエアナイフ間の距離の2乗に比例します。したがって、間隔が広いほど、空気速度が遅くなり、レベリング力が低くなります。エアブレードの間隔は、一般的に0.95〜1.0です。 25cm。ウィンド ナイフの間隔は小さすぎてはなりません。そうしないと、プリント基板に摩擦が発生し、基板の表面に良くありません。上刃と下刃の間隔は4mm程度が一般的で、大きすぎるとはんだが飛び散りやすくなります。

6.エアナイフアングル：

ブレードがプレートを吹き飛ばす角度は、はんだコーティングの厚さに影響します。角度が適切に調整されていないと、プリント基板の両面ではんだ厚さが異なり、溶融はんだ飛散やノイズの原因にもなります。前後のエアー ナイフ角度のほとんどは 4 度の下向きの傾斜に調整され、特定のプレート タイプとプレート表面の幾何学的分布の角度に応じてわずかに調整されます。

7. プリント基板の上昇速度:

熱風レベリングに関連するもう 1 つの変数は、ブレードがブレードの間を通過する速度、トランスミッターが上昇する速度であり、はんだの厚さに影響します。速度が遅く、プリント基板に多くの風が当たるため、はんだが薄くなります。それどころか、はんだが厚すぎたり、穴を塞いだりすることさえあります。

8.予熱温度と時間：

予熱の目的は、フラックスの活性を改善し、熱衝撃を軽減することです。一般的な予熱温度は343℃℃. 15秒間予熱すると、プリント基板の表面温度は約80℃に達することがあります℃.予熱プロセスなしの一部の熱風レベリング。

3、はんだコーティングの厚さの均一性

熱風レベリングによって覆われたはんだの厚さは、基本的に均一です。しかし、プリント ワイヤの形状が変化すると、はんだに対するウィンド ナイフのレベリング効果も変化するため、熱風レベリングのはんだコーティングの厚さも変化します。通常、レベリング方向に平行なプリント線は、空気抵抗が小さく、レベリング力が大きいため、被膜が薄くなります。レベリング方向に垂直なプリント線は、空気抵抗が大きく、レベリング効果が小さいため、コーティングが厚く、メタライズ穴のはんだコーティングも不均一です。完全に均一で平坦なスズ表面を得ることは非常に困難です。これは、はんだが高圧および高温の動的環境で高温のスズ炉からすぐに引き上げられるためです。しかし、パラメータを調整することで、可能な限りスムーズにすることができます。

1.活性の良いフラックスとはんだを選ぶ

フラックスは錫表面の滑らかさの主な要因です。良好な活性を持つフラックスは、比較的滑らかで明るく完全なスズ表面を得ることができます。

はんだは高純度の鉛スズ合金を選択し、定期的に銅漂白処理を行って、銅含有量が 0 になるようにします。ワークロードとテスト結果で 03% 未満。

2. 装備調整

エアナイフは、錫表面の平坦度を調整する直接的な要因です。エアナイフの角度、エアナイフの圧力と前後の圧力差の変化、エアナイフの温度、エアナイフの距離（垂直距離、水平距離）、リフト速度は、表面に大きな影響を与えます。プレートの種類が異なると、それらのパラメーター値は同じではありません。マイクロコンピューターを搭載したスズ溶射機の高度な技術では、さまざまなプレートの種類のパラメーターがコンピューターに保存され、自動調整されます。

エア ナイフとガイド レールは定期的にクリーニングされ、エア ナイフの隙間の残留物は 2 時間ごとにクリーニングされます。生産量が多い場合、洗浄密度が高くなります。

3. 前処理

マイクロエッチングは、錫表面の平坦性にも大きな影響を与えます。マイクロエッチングの深さが浅すぎると、銅と錫が表面に銅と錫の化合物を形成することが難しくなり、局部的な錫の表面粗さが生じます。マイクロエッチング溶液の安定剤が不十分であると、銅のエッチング速度が速くて不均一になり、錫の表面も不均一になります。 APS システムが一般的に推奨されます。

プレートの種類によっては、ベーキング プレートの前処理が必要になることがあります。これは、錫のレベリングにも一定の影響を与えます。

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4. 前工程管理

熱風レベリングは最後の処理であるため、多くの以前のプロセスはそれに一定の影響を与えます。たとえば、クリーンでない開発はスズの欠陥を引き起こし、前のプロセスの制御を強化し、熱風レベリングの問題を大幅に減らすことができます。