HASL PCB

Τι είναι το HASL;

Πλεονεκτήματα

1. Μετά την HASL, η σύνθεση της επικάλυψης συγκόλλησης παραμένει η ίδια. Έτσι, η επικάλυψη είναι συνεπής και η συγκολλησιμότητα είναι καλή. Αντίθετα, οι ηλεκτρολυτικές επικαλύψεις από κράματα μολύβδου-τσινιού μπορούν να αλλάξουν σύνθεση καθώς αλλάζει το λουτρό επιμετάλλωσης. Αυτό σημαίνει ότι η αναλογία μολύβδου/κασσίτερου στα επιμεταλλωμένα στρώματα μπορεί να ποικίλλει.
2. Οι μέθοδοι επαναπλήρωσης με υπέρυθρες ή θερμό λάδι δεν προστατεύουν πλήρως τα πλευρικά άκρα των ιχνών. Η HASL καλύπτει πλήρως τα πλευρικά άκρα των ιχνών. Αυτό αποτρέπει τη διάβρωση και τα σπασμένα ίχνη στην πλακέτα. Αυτό σημαίνει ότι οι πλακέτες διαρκούν περισσότερο στην αποθήκευση και τη χρήση και τα τελικά ηλεκτρονικά προϊόντα είναι πιο αξιόπιστα. Η HASL χρησιμοποιείται ευρέως στις διαδικασίες SMT σήμερα.
3. Αλλάζοντας τη γωνία του μαχαιριού αέρα, την ταχύτητα ανύψωσης της πλακέτας και άλλες ρυθμίσεις της διαδικασίας, μπορείτε να ελέγξετε το πάχος της επικάλυψης. Αυτό διευκολύνει την επίτευξη του πάχους στρώματος συγκόλλησης που επιθυμείτε. Είναι πιο ευέλικτη από ορισμένες μεθόδους θερμής τήξης.
4. Όταν οι πλακέτες κατασκευάζονται με επιμετάλλωση και χάραξη μοτίβου, η συγκόλληση με κύματα μπορεί να προκαλέσει γεφύρωση επειδή το κράμα μολύβδου/τσιμέντου κάθεται στα ίχνη. Η ροή του κράματος μπορεί επίσης να τσαλακώσει ή να ανασηκώσει τη μάσκα συγκόλλησης. Οι πλακέτες που κατασκευάζονται με HASL δεν έχουν συγκόλληση στα ίχνη, οπότε η γεφύρωση και το τσαλάκωμα ή το ξεφλούδισμα της μάσκας εξαλείφονται.

Μειονεκτήματα

1. Μόλυνση από χαλκό στο δοχείο συγκόλλησης. Στην HASL η πλακέτα βυθίζεται στο δοχείο συγκόλλησης για αρκετά δευτερόλεπτα. Αυτό προκαλεί τη διάλυση του χαλκού στο συγκολλητικό υλικό. Όταν ο χαλκός φτάσει περίπου στο 0,29% ή υψηλότερα στη συγκόλληση, η συγκόλληση χάνει κάποια ικανότητα ροής. Η επικάλυψη της κόλλησης γίνεται ημι-υγρασία και η συγκολλησιμότητα της πλακέτας μειώνεται.
2. Ο μόλυβδος είναι ένα βαρύ μέταλλο και είναι επιβλαβής για τον άνθρωπο και το περιβάλλον. Πολλές επικαλύψεις συγκολλήσεων με μόλυβδο ήταν κοινές. Τώρα έχουν αναπτυχθεί και πωλούνται συγκολλητικά χωρίς μόλυβδο για να αντικαταστήσουν τα κράματα μολύβδου-κασσιτέρου στην παραγωγή.
3. Υψηλό κόστος παραγωγής. Μια καλή εισαγόμενη μηχανή HASL μπορεί να κοστίσει περισσότερο από τριακόσιες χιλιάδες δολάρια ΗΠΑ. Αυτό καθιστά το κόστος παραγωγής HASL υψηλότερο από ορισμένες μεθόδους θερμής τήξης.
4. Μεγάλο θερμικό σοκ σε HASL. Η μεγάλη αλλαγή θερμότητας μπορεί να στρεβλώσει ή να λυγίσει το υπόστρωμα της πλακέτας και η πλακέτα μπορεί να ανυψωθεί. Αυτό σημαίνει ότι το HASL προκαλεί μεγαλύτερη θερμική καταπόνηση.

Έλεγχος και επιλογή των παραμέτρων της διεργασίας HASL

1. Χρόνος εμβάπτισης (χρόνος εμβάπτισης):
   Ο χρόνος εμβάπτισης έχει μεγάλη επίδραση στην ποιότητα της επικάλυψης συγκόλλησης. Κατά την εμβάπτιση, ο βασικός χαλκός και ο κασσίτερος στη συγκόλληση σχηματίζουν μια ενδομεταλλική ένωση (IMC). Ταυτόχρονα σχηματίζεται ένα στρώμα κόλλησης στα ίχνη. Αυτή η όλη διαδικασία χρειάζεται συνήθως 2-4 δευτερόλεπτα για να δημιουργηθεί καλή IMC. Όσο μεγαλύτερος είναι ο χρόνος, τόσο πιο παχύρρευστη είναι η κόλληση. Αλλά αν βουτήξετε πολύ ώρα, το υλικό του πυρήνα της πλακέτας μπορεί να αποκολληθεί και η μάσκα συγκόλλησης μπορεί να δημιουργήσει φουσκάλες. Εάν ο χρόνος είναι πολύ σύντομος, έχετε μερική διαβροχή. Αυτό προκαλεί τοπική λεύκανση της επιφάνειας συγκόλλησης και μπορεί να κάνει την επιφάνεια συγκόλλησης τραχιά.
2. Θερμοκρασία δοχείου συγκόλλησης:
   Η κοινή συγκόλληση που χρησιμοποιείται για την συγκόλληση PCB και εξαρτημάτων είναι κράμα μολύβδου 37/κασσίτερου 63, του οποίου το σημείο τήξης είναι 183°C. Όταν η θερμοκρασία της κόλλησης είναι μεταξύ 183°C και 221°C, η ικανότητά της να σχηματίζει ενδομεταλλικές ενώσεις με το χαλκό είναι μικρή. Στους 221°C η κόλληση εισέρχεται στην περιοχή διαβροχής. Η περιοχή διαβροχής είναι από 221°C έως 293°C. Επειδή η υψηλή θερμοκρασία μπορεί να προκαλέσει ζημιά στην πλακέτα, θα πρέπει να επιλέξετε χαμηλότερη θερμοκρασία συγκόλλησης στην περιοχή διαβροχής. Η θεωρητική εργασία βρίσκει τους 232°C ως την καλύτερη θερμοκρασία συγκόλλησης. Στην πράξη, περίπου 250°C χρησιμοποιούνται συχνά ως η καλύτερη θερμοκρασία.
3. Πίεση αερομαχαιριού:
   Μετά την εμβάπτιση, πολλή συγκόλληση παραμένει στην πλακέτα και οι περισσότερες επιμεταλλωμένες διαμπερείς οπές γεμίζουν με συγκόλληση. Τα μαχαίρια αέρα υπάρχουν για να απομακρύνουν την επιπλέον συγκόλληση και να ανοίξουν τις επιμεταλλωμένες διαμπερείς οπές χωρίς να κάνουν τις διαμέτρους των οπών πολύ μικρές. Η ενέργεια για να γίνει αυτό προέρχεται από την πίεση και την ταχύτητα του μαχαιριού αέρα. Όσο υψηλότερη είναι η πίεση και όσο πιο γρήγορος είναι ο αέρας, τόσο λεπτότερη είναι η επίστρωση συγκόλλησης. Έτσι, η πίεση του μαχαιριού αέρα είναι μία από τις πιο σημαντικές παραμέτρους HASL. Συνήθως η πίεση του μαχαιριού αέρα είναι 0,3-0,5 MPa.
   Η πίεση πριν και μετά το μαχαίρι ρυθμίζεται συνήθως έτσι ώστε το μπροστινό μέρος να είναι υψηλότερο και το πίσω μέρος χαμηλότερο. Η διαφορά πίεσης είναι περίπου 0,05 MPa. Μπορείτε να ρυθμίσετε την μπροστινή και την πίσω πίεση με βάση τα μοτίβα των μαχαιριών στην πλακέτα για να διατηρήσετε τις περιοχές IC επίπεδες και να αποφύγετε την προεξοχή των εξαρτημάτων SMT. Ελέγξτε το εγχειρίδιο του μηχανήματος για τις ακριβείς συνιστώμενες τιμές.
4. Θερμοκρασία μαχαιριού αέρα:
   Ο θερμός αέρας από το μαχαίρι αέρα δεν αλλάζει πολύ τη θερμοκρασία του σκάφους και δεν επηρεάζει πολύ την πίεση του αέρα. Αλλά η αύξηση της εσωτερικής θερμοκρασίας του μαχαιριού αέρα βοηθάει τον αέρα να διαστέλλεται. Έτσι, στην ίδια πίεση, η υψηλότερη θερμοκρασία του αέρα δίνει μεγαλύτερο όγκο αέρα και ταχύτερη ταχύτητα. Αυτό καθιστά ισχυρότερη τη δύναμη ισοπέδωσης. Η θερμοκρασία του μαχαιριού αέρα επηρεάζει επίσης την εμφάνιση της κόλλησης μετά την ισοπέδωση. Όταν η θερμοκρασία του μαχαιριού αέρα είναι κάτω από 93°C, το στρώμα φαίνεται θαμπό. Καθώς η θερμοκρασία αέρα αυξάνεται, η θαμπή εμφάνιση μειώνεται. Στους 176°C η θαμπή εμφάνιση εξαφανίζεται εντελώς. Επομένως, η θερμοκρασία αέρα-μαχαιριού δεν πρέπει να είναι κάτω από 176°C. Για να επιτευχθεί καλή επίπεδη συγκόλληση, η θερμοκρασία αέρα-μαχαιριού ορίζεται συχνά μεταξύ 300°C και 400°C.
5. Απόσταση μεταξύ των μαχαιριών αέρα:
   Όταν ο θερμός αέρας εξέρχεται από το ακροφύσιο του αερομαχαιριού, η ταχύτητά του επιβραδύνεται. Η επιβράδυνση αυξάνεται με το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ των μαχαιριών. Έτσι, όσο μεγαλύτερο είναι το διάκενο, τόσο χαμηλότερη είναι η ταχύτητα του αέρα και τόσο ασθενέστερη η δύναμη ισοπέδωσης. Η τυπική απόσταση ακροφυσίων αέρα-μαχαιριών είναι 0,95-1,25 cm. Μην κάνετε την απόσταση των ακροφυσίων πολύ μικρή, διαφορετικά η τριβή του αέρα μπορεί να βλάψει την επιφάνεια της πλακέτας. Το διάκενο μεταξύ του άνω και του κάτω μαχαιριού αέρα διατηρείται συνήθως γύρω στα 4 mm. Ένα πολύ μεγάλο διάκενο μπορεί να προκαλέσει πιτσιλιές κόλλησης.
6. Γωνία μαχαιριού αέρα:
   Η γωνία κλίσης του μαχαιριού επηρεάζει το πάχος της επικάλυψης συγκόλλησης. Εάν η γωνία είναι λάθος, οι δύο πλευρές της πλακέτας μπορεί να έχουν διαφορετικό πάχος συγκόλλησης. Η λανθασμένη γωνία μπορεί επίσης να προκαλέσει εκτόξευση λιωμένης κόλλας και θόρυβο. Συνήθως τα μπροστινά και τα πίσω μαχαίρια αέρα έχουν κλίση περίπου 4 μοίρες προς τα κάτω. Προσαρμόστε ελαφρώς για συγκεκριμένα σχήματα πλακέτας και διάταξη pad.
7. Ταχύτητα ανύψωσης της πλάκας (ταχύτητα μεταφορέα ή ανελκυστήρα):
   Μια άλλη μεταβλητή είναι η ταχύτητα με την οποία κινείται η σανίδα μέσα στα μαχαίρια αέρα. Η ταχύτητα επηρεάζει το πάχος της επικάλυψης. Η αργή ταχύτητα σημαίνει ότι περισσότερος αέρας χτυπάει την πλακέτα, οπότε η επίστρωση είναι λεπτότερη. Γρήγορη ταχύτητα σημαίνει ότι η επίστρωση είναι παχύτερη και μπορεί ακόμη και να μπλοκάρει τρύπες.
8. Προθερμάνετε τη θερμοκρασία και το χρόνο:
   Η προθέρμανση αποσκοπεί στην ενεργοποίηση της ροής και στη μείωση του θερμικού σοκ. Η τυπική θερμοκρασία προθέρμανσης που αναφέρεται είναι 343°C. Με προθέρμανση 15 δευτερολέπτων, η επιφάνεια της πλακέτας μπορεί να φτάσει περίπου τους 80°C. Ορισμένες γραμμές HASL δεν χρησιμοποιούν στάδιο προθέρμανσης.

Παράμετροι διεργασίας - πίνακας με συνιστώμενα εύρη

Μόλυβδος HASL vs HASL χωρίς μόλυβδο

1. Το HASL χωρίς μόλυβδο είναι πιο φιλικό προς το περιβάλλον επειδή δεν περιέχει μόλυβδο. Το σημείο τήξης του είναι περίπου 218°C. Για HASL χωρίς μόλυβδο, η θερμοκρασία του δοχείου συγκόλλησης πρέπει να ελέγχεται στους 280-300°C. Η θερμοκρασία συγκόλλησης κύματος πρέπει να είναι περίπου 260°C. Η θερμοκρασία επαναρροής είναι περίπου 260-270°C.
2. Το μολυβδούχο HASL δεν είναι φιλικό προς το περιβάλλον. Περιέχει μόλυβδο και το σημείο τήξης του είναι περίπου 183°C. Για το μολυβδούχο HASL η θερμοκρασία του δοχείου συγκόλλησης πρέπει να ελέγχεται στους 245-260°C περίπου, η θερμοκρασία συγκόλλησης κύματος πρέπει να είναι περίπου 250°C, η θερμοκρασία επαναρροής περίπου 245-255°C.
3. Κοιτάξτε την επιφάνεια συγκόλλησης: το μολυβδούχο HASL φαίνεται πιο φωτεινό, το HASL χωρίς μόλυβδο φαίνεται πιο θαμπό. Η διαβροχή χωρίς μόλυβδο είναι λίγο χειρότερη από την διαβροχή με μόλυβδο.
4. Κανόνες περιεκτικότητας σε μόλυβδο: τα κολλήματα χωρίς μόλυβδο έχουν μόλυβδο κάτω από 0,5%, ενώ τα κολλήματα με μόλυβδο έχουν μόλυβδο έως 37%.
5. Ο μόλυβδος συμβάλλει στη βελτίωση του φυτίλιου συγκόλλησης και της δραστηριότητας κατά τη συγκόλληση. Το σύρμα συγκόλλησης με μόλυβδο είναι ευκολότερο στη χρήση σε σύγκριση με το σύρμα χωρίς μόλυβδο. Όμως ο μόλυβδος είναι τοξικός και η μακροχρόνια έκθεση είναι κακή για τους ανθρώπους. Η κόλληση χωρίς μόλυβδο έχει υψηλότερο σημείο τήξης, οπότε οι ενώσεις συγκόλλησης μπορούν να είναι ισχυρότερες.
6. Για την τιμολόγηση του φινιρίσματος της επιφάνειας των PCB, το μολυβδούχο HASL και το αμόλυβδο HASL κοστίζουν συνήθως το ίδιο. Δεν υπάρχει διαφορά τιμής στις περισσότερες περιπτώσεις.

Πώς να καταλάβετε αν ένα PCB έχει μολυβδούχο ή χωρίς μόλυβδο HASL;

1. Κοιτάξτε την επιφάνεια συγκόλλησης. Η μολύβδινη κόλληση φαίνεται λαμπερή και γυαλιστερή. Η κόλληση χωρίς μόλυβδο (κράματα SAC) φαίνεται πιο θαμπή. Η διαβροχή χωρίς μόλυβδο είναι λίγο χειρότερη από την μολυβδούχα.
2. Η μολυβδούχος συγκόλληση είναι επιβλαβής για τους ανθρώπους. Η κόλληση χωρίς μόλυβδο είναι ασφαλέστερη. Η ευτηκτική θερμοκρασία εξαρτάται από το κράμα χωρίς μόλυβδο. Για παράδειγμα, η ευτηκτική SAC (SnAgCu) είναι κοντά στους 217°C και η θερμοκρασία συγκόλλησης πρέπει να είναι ευτηκτική συν 30-50°C. Για το ευτηκτικό με μόλυβδο (Sn63Pb37), η ευτηκτική θερμοκρασία είναι 183°C.
3. Περιεκτικότητα σε μόλυβδο: οι κολλητές χωρίς μόλυβδο έχουν μόλυβδο ≤ 0,5%, ο μόλυβδος μπορεί να έχει περίπου 37% μόλυβδο.
4. Ο μόλυβδος αυξάνει τη δραστικότητα της κόλλησης, οπότε η μολυβδούχος κόλληση είναι ευκολότερη στη συγκόλληση. Αλλά ο μόλυβδος είναι τοξικός και επιβλαβής για την υγεία. Επίσης, η κόλληση χωρίς μόλυβδο έχει υψηλότερο σημείο τήξης, το οποίο μπορεί να κάνει τις ενώσεις συγκόλλησης μηχανικά ισχυρότερες.

Περίληψη