ثنائي الفينيل متعدد الكلور HASL PCB

ما هو HASL؟

المزايا

1. بعد HASL، تظل تركيبة طلاء اللحام كما هي. لذا فإن الطلاء ثابت وقابلية اللحام جيدة. وعلى النقيض من ذلك، يمكن أن تتغير تركيبة طلاء سبائك الرصاص والقصدير المطلي بالكهرباء مع تغير حمام الطلاء. وهذا يعني أن نسبة الرصاص/القصدير في الطبقات المطلية يمكن أن تختلف.
2. لا تحمي طرق إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء أو إعادة التدفق بالزيت الساخن الحواف الجانبية للآثار بشكل كامل. يغطي HASL الحواف الجانبية للآثار ويغطيها بالكامل. وهذا يمنع التآكل والآثار المكسورة على ثنائي الفينيل متعدد الكلور. ويعني ذلك أن الألواح تدوم لفترة أطول في التخزين والاستخدام، وتكون المنتجات الإلكترونية النهائية أكثر موثوقية. يستخدم HASL على نطاق واسع في عمليات SMT اليوم.
3. من خلال تغيير زاوية سكين الهواء وسرعة ارتفاع اللوح وإعدادات المعالجة الأخرى، يمكنك التحكم في سماكة الطلاء. وهذا يجعل من السهل الحصول على سماكة طبقة اللحام التي تريدها. إنها أكثر مرونة من بعض طرق الذوبان الساخن.
4. عندما يتم تصنيع الألواح عن طريق الطلاء بالنمط والحفر، يمكن أن يتسبب اللحام الموجي في حدوث انسداد لأن سبيكة الرصاص/القصدير تستقر على الآثار. يمكن أن يؤدي تدفق السبيكة أيضًا إلى تجعد أو رفع قناع اللحام. لا تحتوي الألواح المصنوعة من HASL على لحام على الآثار، لذلك يتم التخلص من التجسير وتجعد القناع أو تقشره.

العيوب

1. تلوث وعاء اللحام بالنحاس. في HASL يتم غمس اللوح في وعاء اللحام لعدة ثوانٍ. يتسبب ذلك في ذوبان النحاس في اللحام. عندما يصل النحاس إلى حوالي 0.29% أو أعلى في اللحام، يفقد اللحام بعض القدرة على التدفق. يصبح طلاء اللحام شبه مبلل وتنخفض قابلية لحام اللوح.
2. الرصاص معدن ثقيل وضار بالناس والبيئة. كانت العديد من طبقات اللحام التي تحتوي على الرصاص شائعة. والآن تم تطوير لحامات خالية من الرصاص وتباع لتحل محل سبائك الرصاص والقصدير في الإنتاج.
3. تكلفة إنتاج عالية. يمكن أن تكلف آلة HASL المستوردة الجيدة المستوردة أكثر من ثلاثمائة ألف دولار أمريكي. وهذا يجعل تكلفة إنتاج HASL أعلى من بعض طرق الذوبان الساخن.
4. صدمة حرارية كبيرة في HASL. يمكن أن يؤدي التغير الكبير في الحرارة إلى تشويه أو تقويس ركيزة ثنائي الفينيل متعدد الكلور ويمكن أن ترفع اللوحة. وهذا يعني أن HASL يسبب إجهادًا حراريًا أكبر.

التحكم في معلمات عملية HASL واختيارها

1. وقت الغمس (وقت الغمر):
   وقت الغمس له تأثير كبير على جودة طلاء اللحام. عند الغمس، يشكل النحاس الأساسي والقصدير في اللحام مركبًا بين المعادن (IMC). وفي الوقت نفسه تتشكل طبقة لحام على الآثار. تحتاج هذه العملية برمتها عادةً إلى 2-4 ثوانٍ لتكوين مركب بين معدني جيد. كلما طال الوقت، زاد سمك اللحام. ولكن إذا قمت بالغمس لفترة طويلة جدًا، يمكن أن تنفصل المادة الأساسية للوحة ويمكن أن يتقشر قناع اللحام. إذا كان الوقت قصيرًا جدًا، فستحصل على ترطيب جزئي. يتسبب ذلك في تبييض موضعي لسطح اللحام ويمكن أن يجعل سطح اللحام خشنًا.
2. درجة حرارة وعاء اللحام:
   إن اللحام الشائع المستخدم في لحام مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور والمكونات هو سبيكة الرصاص 37/القصدير 63، التي تبلغ درجة انصهارها 183 درجة مئوية. عندما تكون درجة حرارة اللحام بين 183 درجة مئوية و221 درجة مئوية، تكون قدرته على تكوين مركبات بين فلزية مع النحاس صغيرة. عند 221 درجة مئوية يدخل اللحام نطاق الترطيب. نطاق الترطيب هو 221 درجة مئوية إلى 293 درجة مئوية. نظرًا لأن درجة الحرارة العالية يمكن أن تتلف اللوح، يجب اختيار درجة حرارة لحام أقل في نطاق الترطيب. يجد العمل النظري أن 232 درجة مئوية هي أفضل درجة حرارة لحام. من الناحية العملية، غالبًا ما يتم استخدام حوالي 250 درجة مئوية كأفضل درجة حرارة.
3. ضغط السكين الهوائي
   بعد الغمس، يبقى الكثير من اللحام على اللوح وتمتلئ معظم الثقوب المطلية باللحام. توجد السكاكين الهوائية لتفجير اللحام الإضافي وفتح الثقوب المطليّة من خلال الثقوب دون جعل أقطار الثقوب صغيرة جدًا. تأتي الطاقة اللازمة للقيام بذلك من ضغط سكين الهواء وسرعة الهواء. وكلما زاد الضغط وزادت سرعة الهواء، كلما كان طلاء اللحام أرق. لذا فإن ضغط سكين الهواء والهواء هو أحد أهم معلمات HASL. عادةً ما يكون ضغط سكين الهواء 0.3-0.5 ميجا باسكال.
   عادةً ما يتم ضبط الضغط قبل السكين وبعده بحيث يكون الضغط الأمامي أعلى والخلفي أقل. يبلغ فرق الضغط حوالي 0.05 ميجا باسكال. يمكنك ضبط الضغط الأمامي والخلفي بناءً على أنماط الوسادة على اللوحة للحفاظ على مناطق IC مسطحة ولتجنب التصاق أجزاء SMT. راجع دليل الماكينة لمعرفة القيم الدقيقة الموصى بها.
4. درجة حرارة السكين الهوائي:
   الهواء الساخن من سكين الهواء لا يغير درجة حرارة اللوح كثيرًا ولا يؤثر على ضغط الهواء كثيرًا. ولكن رفع درجة الحرارة الداخلية لسكين الهواء يساعد على تمدد الهواء. لذا عند نفس الضغط، يعطي ارتفاع درجة حرارة الهواء حجم هواء أكبر وسرعة أكبر. وهذا يجعل قوة التسوية أقوى. تؤثر درجة حرارة سكين الهواء أيضًا على مظهر اللحام بعد التسوية. عندما تكون درجة حرارة سكين الهواء أقل من 93 درجة مئوية، تبدو الطبقة باهتة. ومع ارتفاع درجة حرارة الهواء، يقل المظهر الباهت. عند 176 درجة مئوية، يختفي المظهر الباهت تمامًا. لذلك يجب ألا تقل درجة حرارة سكين الهواء عن 176 درجة مئوية. للحصول على لحام مسطح جيد، غالبًا ما يتم ضبط درجة حرارة سكين الهواء بين 300 درجة مئوية و400 درجة مئوية.
5. المسافة بين السكاكين الهوائية:
   عندما يغادر الهواء الساخن فوهة سكين الهواء، تتباطأ سرعته. ويتناسب التباطؤ مع مربع المسافة بين السكاكين. لذلك كلما كانت الفجوة أكبر، كلما انخفضت سرعة الهواء، وضعفت قوة التسوية. المسافة النموذجية بين فوهة السكين الهوائية والسكاكين هي 0.95-1.25 سم. لا تجعل تباعد الفوهة صغيرًا جدًا، وإلا فقد يؤدي احتكاك الهواء إلى الإضرار بسطح اللوح. عادةً ما تكون الفجوة بين سكاكين الهواء العلوية والسفلية حوالي 4 مم. يمكن أن تتسبب الفجوة الكبيرة جدًا في تناثر اللحام.
6. زاوية السكين الهوائي:
   تؤثر كيفية زاوية السكين على سماكة طلاء اللحام. إذا كانت الزاوية خاطئة، يمكن أن يحصل جانبا اللوح على سماكة لحام مختلفة. يمكن أن تتسبب الزاوية الخاطئة أيضًا في تناثر اللحام المنصهر وإحداث ضوضاء. عادةً ما تكون سكاكين الهواء الأمامية والخلفية مائلة لأسفل حوالي 4 درجات. اضبط قليلاً لأشكال اللوحة المحددة وتخطيط اللوحة.
7. سرعة ارتفاع اللوح (سرعة الناقل أو سرعة الرفع):
   المتغير الآخر هو السرعة التي يتحرك بها اللوح عبر سكاكين الهواء. تؤثر السرعة على سماكة الطلاء. فالسرعة البطيئة تعني المزيد من الهواء الذي يصطدم باللوح وبالتالي يكون الطلاء أرق. السرعة السريعة تعني أن الطلاء أكثر سمكًا ويمكن أن يسد الثقوب.
8. سخن درجة الحرارة والوقت:
   يهدف التسخين المسبق إلى تنشيط التدفق وتقليل الصدمة الحرارية. درجة الحرارة النموذجية للتسخين المسبق المدرجة هي 343 درجة مئوية. مع التسخين المسبق لمدة 15 ثانية، يمكن أن يصل سطح اللوح إلى حوالي 80 درجة مئوية. بعض خطوط HASL لا تستخدم خطوة التسخين المسبق.

معلمات العملية - جدول بالنطاقات الموصى بها

رصاص HASL المحتوي على رصاص مقابل رصاص HASL الخالي من الرصاص

1. يعتبر HASL الخالي من الرصاص أكثر صداقة للبيئة لأنه لا يحتوي على الرصاص. تبلغ درجة انصهاره حوالي 218 درجة مئوية. وبالنسبة إلى HASL الخالي من الرصاص، يجب التحكم في درجة حرارة وعاء اللحام عند حوالي 280-300 درجة مئوية؛ ويجب أن تكون درجة حرارة اللحام الموجي حوالي 260 درجة مئوية؛ ودرجة حرارة إعادة التدفق حوالي 260-270 درجة مئوية.
2. لا يعتبر الرصاص HASL المحتوي على الرصاص غير صديق للبيئة. فهو يحتوي على الرصاص وتبلغ درجة انصهاره حوالي 183 درجة مئوية. وبالنسبة للـ HASL المحتوي على الرصاص، يجب التحكم في درجة حرارة وعاء اللحام عند حوالي 245-260 درجة مئوية؛ ويجب أن تكون درجة حرارة اللحام الموجي حوالي 250 درجة مئوية؛ ودرجة حرارة إعادة التدفق حوالي 245-255 درجة مئوية.
3. انظر إلى سطح اللحام: تبدو HASL المحتوية على الرصاص أكثر إشراقًا، بينما تبدو HASL الخالية من الرصاص باهتة. الترطيب الخالي من الرصاص أسوأ قليلاً من الترطيب بالرصاص.
4. قواعد محتوى الرصاص: تحتوي اللحامات الخالية من الرصاص على رصاص أقل من 0.51 تيرابايت 3 تيرابايت 3 تيرابايت، بينما تحتوي اللحامات المحتوية على الرصاص على رصاص يصل إلى 371 تيرابايت 3 تيرابايت.
5. يساعد الرصاص على تحسين فتيل اللحام ونشاطه أثناء اللحام. أسلاك اللحام المحتوية على الرصاص أسهل في الاستخدام مقارنة بالأسلاك الخالية من الرصاص. لكن الرصاص سام والتعرض له على المدى الطويل مضر بالناس. يتميز اللحام الخالي من الرصاص بنقطة انصهار أعلى، لذا يمكن أن تكون وصلات اللحام أقوى.
6. بالنسبة لتسعير تشطيب سطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور، عادةً ما تكون تكلفة HASL المحتوية على الرصاص وHASL الخالية من الرصاص متساوية. لا يوجد فرق في السعر في معظم الحالات.

كيف يمكن معرفة ما إذا كان ثنائي الفينيل متعدد الكلور يحتوي على مركب ثنائي الفينيل متعدد الكلور يحتوي على رصاص أو خالي من الرصاص؟

1. انظر إلى سطح اللحام. يبدو لحام الرصاص ساطعًا ولامعًا. يبدو اللحام الخالي من الرصاص (سبائك SAC) باهتًا أكثر. يكون الترطيب الخالي من الرصاص أسوأ قليلاً من المحتوي على الرصاص.
2. لحام الرصاص ضار بالناس. الخالي من الرصاص أكثر أماناً. تعتمد درجة حرارة الانصهار على السبيكة الخالية من الرصاص. على سبيل المثال، تكون درجة الحرارة سهلة الانصهار SAC (SnAgCu) قريبة من 217 درجة مئوية، ويجب أن تكون درجة حرارة اللحام سهلة الانصهار زائد 30-50 درجة مئوية. أما بالنسبة لسبيكة سهلة الانصهار المحتوية على الرصاص (Sn63Pb37)، تكون درجة حرارة سهلة الانصهار 183 درجة مئوية.
3. محتوى الرصاص: يحتوي اللحام الخالي من الرصاص على رصاص ≤ 0.51 تيرابايت 3 تيرابايت، ويمكن أن يحتوي الرصاص المحتوي على حوالي 371 تيرابايت 3 تيرابايت رصاص.
4. يزيد الرصاص من نشاط اللحام، لذا فإن استخدام اللحام المحتوي على الرصاص أسهل في اللحام. لكن الرصاص سام وضار بالصحة. كما أن اللحام الخالي من الرصاص له نقطة انصهار أعلى، مما يجعل وصلات اللحام أقوى ميكانيكيًا.

الملخص