Pregled

Hemijsko kalajisanje, često nazvano i uranjanje u kalaj, je površinska obrada koja se koristi za SMT i čip pakovanje. Ona taloži sloj kalaja na bakar putem hemijske reakcije. Dobro funkcioniše za ploče visoke gustoće i visoke preciznosti. Također je pogodna za tanke tragove, uske kontakte i PCB-ove sa malim razmakom. Ova obrada je ekološki prihvatljiv proces koji može zamijeniti kalaj-olovni (Pb-Sn) premaz. Naloženi sloj kalaja ima finu kristalnu strukturu, srebrno-bijelu boju, ravnu površinu, dobru sposobnost lemljenja i stabilne performanse.

Princip hemijskog kalajenja je promjena hemijskog potencijala bakrenih iona tako da stannousni ioni u kupki doživljavaju reakciju zamjene. Reducirani metalni kalaj se taloži na bakrenoj površini i formira sloj kalaja. Metalni kompleksi koji se adsorbiraju na površinu uronjenog kalaja pomažu u kataliziranju redukcije kalajnih iona. To održava redukcijsku reakciju i osigurava da sloj kalaja naraste na potrebnu debljinu.

Glavne funkcije

1. Zaštitite bakarne tragove
   Uronjivanje u kalaj stvara sloj kalaja na bakrenim tragovima. Ovaj sloj štiti bakar od oksidacije i korozije. Pomaže produžiti vijek trajanja štampane pločice.

2. Poboljšajte kvalitetu lemljenja
   Sloj kalaja osigurava dobre uvjete za lemljenje. Lemni spojevi postaju jači i pouzdaniji. To povećava performanse i pouzdanost ploče.

3. Poboljšajte električna svojstva
   Olovo može poboljšati električne performanse. Može smanjiti otpor i u nekim slučajevima pomoći s kapacitivnošću i indukativnošću. To pomaže da krugovi rade efikasnije.

4. Povećanje otpornosti na habanje
   Kalaj ima dobru otpornost na habanje. Štiti ploču od oštećenja uzrokovanih vanjskim utjecajima.

Scenariji primjene

Ugradnja kalaja uranjanjem je jeftina i jednostavna za rukovanje. Pruža jasne rezultate. Široko se koristi u elektronici osjetljivoj na troškove koja zahtijeva zadovoljavajuće performanse lemljenja. Ugradnja kalaja uranjanjem također je pogodna za slučajeve koji zahtijevaju bolje ekološke performanse. U usporedbi s ugradnjom zlata uranjanjem, ugradnja kalaja uranjanjem u mnogim je slučajevima ekološki prihvatljivija.

Razlika između PCB spreja za kalaj i hemijskog (uređajnog) kalaja

• Sprej limenka (ravnanje PCB-a toplim zrakom pri lemljenju prskanjem) Košta malo manje. Ova metoda raspršuje kalaj samo na jastučiće.

• Hemijski kalaj (kalajno uranjanje) Hemijskim putem taloži kalaj na kontaktnim površinama i uključuje i površinski bakar. Koristi tanki sloj kalaja, obično 10–30 µm, uglavnom da spriječi oksidaciju i poboljša vlaženje pri lemljenju SMT komponenti. Njegova svrha je ista kao kod uranjanja u zlato ili OSP-a. Za SMT je neophodno da pločica bude kalajisana.

• Sprej limenka Koristi se fizičke metode za raspršivanje sloja kalaja. Debljina obično iznosi 50–150 µm, što je prilično debelo. Za SMT nije potrebno dodatno kalajisanje. Dovoljno je kalajiti dijelove rastopljenim kalajem.

• Kompozicije su različite. Hemijski kalaj koristi kalajne soli u kiselom rastvoru koji sadrži kalaj. Sprej limenka Obično se koriste legure kalaja sa olovom ili bezolovne mješavine (čisti kalaj se ne koristi zbog visoke tačke topljenja).

• Hemijski kalaj, također nazvan uranjanjem u kalaj, je površinski tretman za zaštitu padova, slično OSP-u, uranjanju u zlato i uranjanju u srebro. On uglavnom štiti površinski bakreni foliju na mjestima padova.

• Elektrogalvanizacija kalaja (pozlaćivanje kalajem) je proces koji se koristi u tvornicama tiskanih pločica tijekom postupaka s dvostrukim bakrom. Štiti tragove i provrte obložene kalajem prije graviranja. Nakon graviranja zaštitni kalaj se uklanja i proizvodnja prelazi na tiskanje maske za lemljenje. Pozlaćivanje kalajem se ne primjenjuje u pogonima za SMT montažu.

Tok procesa

Bilješke o procesu

1. Čišćenje kiselinom i odmašćivanje / čišćenje rupa
   GZ-2061 i GZ-2062 uklanjaju organsku prljavštinu, otiske prstiju i bakrene okside s pločica i kroz rupe. Pripremaju čistu bakrenu površinu za uranjanje u kalaj. Materijali koji se koriste: GZ-2061 / GZ-2062.

2. Aktivacija
   GZ-2066 štiti kasnu kalajnu kupku za uranjanje. Smanjuje kontaminaciju i produžuje vijek trajanja kupke. Materijal: GZ-2066.

3. Predgalvanizacija
   Predgalvanizacija nanosi tanki sloj kalaja na bakrenu podlogu prije uranjanja u kalaj. To pomaže postići dobar konačni izgled i gust sloj kalaja. Materijal: GZ-2069.

4. Emajlirana posuda
   Uronjeno kositrašenje limenke može zamijeniti sprej kositra. Deponuje kositar na bakar dislokacijom. Spajivost može trajati više od šest mjeseci. Materijal: GZ-2069.

Karakteristike proizvoda

Nakon uranjanja u kalaj ploče dobiju dobar izgled i ujednačen, gust sloj kalaja s dobrom adhezijom. Tipična debljina je 0,8–1,2 µm. Sloj kalaja ne pokazuje nikakve bradavice niti dendritičke kristale.

Zahtjevi za opremu i materijal za rezervoare

Kontrola procesa

1. Kupka za početak (priprema otopine)

2. Radni uslovi

3. Pravila dopune i zamjene kupaonice

4. Uslovni za skladištenje

• GZ-2001, GZ-2002, GZ-2004: izbjegavajte izravnu sunčevu svjetlost. Rok trajanja dvije godine. Čuvajte na temperaturi od -5°C do 40°C.

• GZ-2003: čuvati na temperaturi od 3℃ do 30℃.

5. Prečišćavanje otpadnih voda

• Očistiti otpad iz rezervoara: neutralizirati kiselinom, zatim ispuštati u skladu s propisima o zaštiti okoliša.

• Otpad iz rezervoara s prolaznim otvorom: neutralizirati kiselinom, zatim ispuštati prema propisima.

• Otpad iz aktivacionog rezervoara: neutralizirajte, a zatim ispuštite prema propisima.

• Otpad iz posuda za kalajenje uranjanjem: neutralizirati lužnatom otopinom, a zatim ispustiti prema propisima.

• Otpadni materijal iz mikro-graviranja: oporaviti bakar-sulfat elektropurifikacijom i rekristalizacijom. Zatim neutralizirati alkalijama i odložiti prema propisima.

Metode analize reagensa

1. H₂SO₄ u kupki za mikro-izgrizanje

Reagenasi

1. Standardni rastvor NaOH [c(NaOH)=1 mol/L]

2. 0.1% metilnarandžasti indikator

Koraci

1. Uzmite 5 mL otopine iz rezervoara u 250 mL konusnu bočicu.

2. Dodajte 50 mL čiste vode i 2–5 kapi metilne narandže.

3. Titrirajte s NaOH (1 mol/L) dok boja ne promijeni iz crvene u žutu. Zabilježite volumen V.

Proračun
H₂SO₄ (mL/L) = 5,43 × c × V
c = stvarna koncentracija NaOH (mol/L)
V = zapremina upotrijebljenog NaOH-a (mL)

Dodaj
H₂SO₄ (mL) = (ciljana vrijednost – analizirana vrijednost) × zapremina rezervoara (L)

2. SPS u kupki za mikro-graviranje

Reagenasi

1. Standardni rastvor natrijeva tiosulfata [c(Na₂S₂O₃)=0,1 mol/L]

2. 1% indikator škroba

3. KI

4. 20% H₂SO₄

Koraci

1. Uzmite 2 mL otopine iz spremnika u 250 mL bočnu.

2. Dodajte 50 mL čiste vode, 5 mL 20% H₂SO₄, 2 g KI, držite na tamnom mjestu 20 minuta.

3. Titrirajte Na₂S₂O₃ dok ne postane svijetložuto. Dodajte nekoliko kapi škrobnog indikatora.

4. Nastavite titraciju dok ne postane bezbojno. Zabilježite volumen V.

Proračun
SPS (g/L) = 60 × c × V

Dodaj
Ukupna težina SPS-a (g) za dodavanje = (vrijednost seta – vrijednost analize) × zapremina akvarija (L)

3. Cu²⁺ u kupki za mikro-graviranje

Reagenasi

1. Standardni rastvor EDTA-2Na [c=0,05 mol/L]

2. pH=10, amonijak-amonijum-hloridni pufer

3. 0.1% PAN indikator

Koraci

1. Uzmite 1 mL otopine u tanku i prebacite je u 250 mL bočicu.

2. Dodajte 100 mL čiste vode, 20 mL pH=10 pufera, 5 kapi PAN.

3. Titrirajte s EDTA-2Na dok ne dobijete travnato zelenu boju. Zabilježite volumen V.

Proračun
Cu²⁺ (g/L) = 63,5 × c × V

Opseg kontrole: Cu²⁺ < 30 g/L

4. H₂SO₄ u sredstvima za čišćenje / sredstvo za probojne rupe

Isto kao test mikro-izgrizanja H₂SO₄. Kontrolni raspon: 40–50 mL/L.

5. Kiselinski ekvivalent pri aktivaciji

Reagenasi: NaOH standard 0,1 mol/L, 0,1% indikator bromofenol zelena
MetodaUzmite 5 mL uzorka, dodajte 150 mL destilovane vode i indikator, titrirajte NaOH 0,1 mol/L do plave krajnje tačke.
Proračun: kiselinski ekvivalent = 0,02 × V. Kontrolni raspon: 0,1–0,2 N.

Analiza uronjenog kalupskog kupa

1. Analiza ekvivalenta kiseline

Reagenasi: NaOH 1 mol/L, indikator fenolftalein 0,11 TP3T
MetodaUzmite uzorak od 2 mL, dodajte 100 mL destilovane vode i indikator, titrirajte NaOH-om dok bezbojno ne postane crveno. Zabilježite V.
Proračun: kiselinska ekvivalencija = 0,5 × c × V.

2. Analiza sadržaja olova

Reagenasi: EDTA-2Na 0,05 mol/L, indikator dimetilfenol narančasta (pomiješajte 100 mg dimetilfenol narančaste s 10 g KNO₃), pH 4,5 acetatni pufer.
MetodaUzmite 5 mL uzorka, dodajte 25 mL pufera pH 4,5 i 100 mL destilovane vode. Promiješajte i dodajte otprilike 50 mg indikator. Titrirajte s EDTA-2Na dok boja ne promijeni od ružičaste do žute. Zabilježite V.
Proračun: Sn (g/L) = 24 × c × V.

3. Cu²⁺ u kalajnoj kupki za uranjanje

Ista EDTA metoda kao gore. Kontrola Cu²⁺: koristite formulu Cu²⁺ (g/L) = 63,5 × c × V.

Kontrola kvaliteta

Debljina lima gravimetričkom metodom

1. Uzmite dvostranu bakrenu ploču dimenzija 5 × 5 cm² bez rupa. Pecite na 120 °C 15 minuta. Ohladite 15 minuta. Precizno izmerite masu = W1.

2. Nakon odmašćivanja i mikro-graviranja, pecite na 120 °C 15 minuta. Ohladite 15 minuta. Masa = W2.

3. Nakon uranjanja u kalaj, pecite na 120 °C 15 minuta. Ohladite 15 minuta. Težina = W3.

4. Debljina mikro-izgrizanja (µm) = 22,42 × (W1 – W2).

5. Debljina kalaja za uranjanje (µm) = 386,13 × (W3 – W2).

Gdje je W1 = težina prije mikro-pečata (g)
W2 = težina nakon mikro-izgrizanja (g)
W3 = težina nakon kalajisanja (g)
22.42 i 386.13 su faktori konverzije.

Posebne napomene

1. Koristite metodu težine ili rendgenske zrake za mjerenje debljine kalaja. Održavajte debljinu u rasponu od 0,8–1,2 µm kako biste osigurali lemljivost i vijek trajanja pri skladištenju.

2. Prije štampanja maske za lemljenje, hrapavo obrusite bakrenu površinu grubim postupkom i koristite visokokvalitetnu tintu za masku za lemljenje. To osigurava da maska za lemljenje može izdržati hemikalije za uranjanje u kalaj.

Otklanjanje poteškoća i mjere otklanjanja

• Problem: debljina lima premalo

  • Mogući uzrok 1: temperatura rezervoara je preniska.

    • Rješenje: Provjerite grijač. Uvjerite se da je temperatura u opsegu procesa prije presvlačenja ploča.

  • Mogući uzrok 2: Kiseloća rezervoara je previsoka.

    • Rješenje: Dodajte čistu vodu da biste prilagodili kiselost.

  • Mogući uzrok 3: Niska koncentracija kalaja.

    • Rješenje: Dodajte GZ-2069-B da podignete nivo kalaja.

  • Mogući uzrok 4: brzina mikro-graviranja je niska.

    • Rješenje: Povećajte brzinu mikro-izgrizanja unutar raspona procesa.

• Problem: Površina limenke se potamni

  • Mogući uzrok 1: Loša filtracija rezervoara.

    • Rješenje: Provjerite sistem filtera. Zamijenite filter. Filtrirajte na 40℃ 2–4 sata.

  • Mogući uzrok 2: Kiseloća rezervoara je previsoka.

    • Rješenje: Dodajte čistu vodu da biste prilagodili kiselost.

  • Mogući uzrok 3: brzina mikro-graviranja je preniska.

    • Rješenje: Provjerite nivoe H₂SO₄, Na₂S₂O₈ i Cu²⁺ u mikro-etširanju. Održavajte ih u normalnim vrijednostima.

  • Mogući uzrok 4: Ispiranje nije čisto nakon kalajenja.

    • Rješenje: Poboljšajte ispiranje ili zamijenite spremnik za ispiranje.

• Problem: Neujednačena boja kalaja

  • Mogući uzrok 1: Specifična težina u spremniku je previsoka.

    • Rješenje: Razrijedite otopinu i analizirajte.

  • Mogući uzrok 2: brzina mikro-graviranja je preniska.

    • Lijek: provjerite mikro-graviranje H₂SO₄, Na₂S₂O₈, Cu²⁺.

  • Mogući uzrok 3: Kontaminacija u pred-kalajnoj kupki ili kupki za uranjanje u kalaj.

    • Rješenje: Zamijenite predplatu ili kadu za kalajenje uranjanjem.

  • Mogući uzrok 4: Neispravna bakrena površina.

    • Rješenje: Očistite bakrenu površinu.

• Problem: Loša lemljivost

  • Mogući uzrok 1: previše Cu²⁺ u kalajnom spremniku.

    • Rješenje: Zamijenite otopinu za kupku u limenoj kadi.

  • Mogući uzrok 2: Ispiranje nije čisto nakon kalajisanja.

    • Rješenje: Poboljšajte ispiranje ili zamijenite spremnik za ispiranje.

  • Mogući uzrok 3: Kontaminacija tokom sušenja na zraku.

    • Rješenje: Očistite odjeljak za sušenje i ventilator.