HASL PCB

¿Qué es HASL?

Ventajas

1. Después de HASL, la composición del revestimiento de soldadura sigue siendo la misma. Por tanto, el revestimiento es consistente y la soldabilidad es buena. Por el contrario, los revestimientos galvánicos de aleación de plomo y estaño pueden cambiar de composición a medida que cambia el baño de revestimiento. Esto significa que la relación plomo/estaño en las capas metalizadas puede variar.
2. Los métodos de reflujo por infrarrojos o aceite caliente no protegen totalmente los bordes laterales de las trazas. HASL recubre y cubre totalmente los bordes laterales de las pistas. Esto evita la corrosión y la rotura de pistas en la placa de circuito impreso. Esto significa que las placas duran más tiempo almacenadas y en uso, y que los productos electrónicos acabados son más fiables. HASL se utiliza ampliamente en los procesos SMT hoy en día.
3. Cambiando el ángulo de la cuchilla de aire, la velocidad de elevación de la placa y otros ajustes del proceso, puede controlar el grosor de la capa. Esto facilita la obtención del espesor de capa de soldadura deseado. Es más flexible que algunos métodos de fusión en caliente.
4. Cuando las placas se fabrican mediante metalizado de patrones y grabado, la soldadura por ola puede provocar puentes porque la aleación de plomo/estaño se asienta sobre las trazas. El flujo de la aleación también puede arrugar o levantar la máscara de soldadura. Las placas fabricadas con HASL no tienen soldadura en las pistas, por lo que se eliminan los puentes y las arrugas o desprendimientos de la máscara.

Desventajas

1. Contaminación por cobre del crisol de soldadura. En HASL, la placa se sumerge en el baño de soldadura durante varios segundos. Esto hace que el cobre se disuelva en la soldadura. Cuando el cobre alcanza aproximadamente 0,29% o más en la soldadura, ésta pierde parte de su capacidad de flujo. La capa de soldadura se vuelve semihúmeda y la soldabilidad de la placa disminuye.
2. El plomo es un metal pesado y perjudicial para las personas y el medio ambiente. Eran habituales muchos revestimientos de soldaduras con plomo. Ahora se han desarrollado soldaduras sin plomo que se venden para sustituir a las aleaciones de plomo y estaño en la producción.
3. Alto coste de producción. Una buena máquina HASL importada puede costar más de trescientos mil dólares estadounidenses. Esto hace que el coste de producción de HASL sea superior al de algunos métodos de fusión en caliente.
4. Gran choque térmico en HASL. El gran cambio térmico puede deformar o doblar el sustrato de la placa de circuito impreso y la placa puede levantarse. Esto significa que HASL provoca un mayor estrés térmico.

Control y elección de los parámetros del proceso HASL

1. Tiempo de inmersión
   El tiempo de inmersión influye mucho en la calidad del revestimiento de la soldadura. Durante la inmersión, el cobre base y el estaño de la soldadura forman un compuesto intermetálico (IMC). Al mismo tiempo, se forma una capa de soldadura en las trazas. Todo este proceso suele necesitar de 2 a 4 segundos para formar un buen IMC. Cuanto más tiempo, más gruesa será la soldadura. Pero si se sumerge demasiado tiempo, el material del núcleo de la placa puede deslaminar y la máscara de soldadura puede ampollarse. Si el tiempo es demasiado corto, se produce una humectación parcial. Esto provoca un blanqueamiento local de la superficie de la soldadura y puede hacer que ésta se vuelva áspera.
2. Temperatura del crisol de soldadura:
   La soldadura común utilizada para soldar placas de circuito impreso y componentes es la aleación de plomo 37 / estaño 63, cuyo punto de fusión es de 183°C. Cuando la temperatura de la soldadura está entre 183°C y 221°C, su capacidad para formar compuestos intermetálicos con el cobre es pequeña. A 221°C, la soldadura entra en el rango de humectación. El rango de humectación es de 221°C a 293°C. Debido a que las altas temperaturas pueden dañar la placa, se debe elegir una temperatura de soldadura más baja en el rango de humectación. En teoría, 232°C es la mejor temperatura de soldadura. En la práctica, la mejor temperatura suele ser 250°C.
3. Presión del cuchillo de aire:
   Después de la inmersión, una gran cantidad de soldadura permanece en la placa y la mayoría de los agujeros pasantes chapados se llenan de soldadura. Las cuchillas de aire están ahí para soplar la soldadura sobrante y abrir los orificios pasantes chapados sin que los diámetros de los orificios sean demasiado pequeños. La energía necesaria para ello proviene de la presión y la velocidad del aire. Cuanto mayor sea la presión y más rápido sea el aire, más fina será la capa de soldadura. Por lo tanto, la presión de la cuchilla de aire es uno de los parámetros HASL más importantes. Normalmente, la presión del aire-cuchilla es de 0,3-0,5 MPa.
   La presión antes y después de la cuchilla suele ajustarse de modo que la parte delantera sea más alta y la trasera más baja. La diferencia de presión es de unos 0,05 MPa. Puede ajustar la presión delantera y trasera en función de los patrones de las almohadillas de la placa para mantener planas las zonas de CI y evitar que las piezas SMT sobresalgan. Consulte el manual de la máquina para conocer los valores exactos recomendados.
4. Temperatura del cuchillo de aire:
   El aire caliente del cuchillo de aire no cambia mucho la temperatura de la placa y no afecta mucho a la presión del aire. Pero el aumento de la temperatura interna de la cuchilla de aire ayuda a que el aire se expanda. Así, a la misma presión, una mayor temperatura del aire proporciona un mayor volumen de aire y una mayor velocidad. Esto hace que la fuerza de nivelación sea mayor. La temperatura de la cuchilla de aire también afecta a la apariencia de la soldadura después del enderezado. Cuando la temperatura del aire es inferior a 93°C, la capa tiene un aspecto mate. A medida que aumenta la temperatura del aire, el aspecto mate se reduce. A 176°C el aspecto mate desaparece por completo. Por lo tanto, la temperatura de la cuchilla de aire no debe ser inferior a 176°C. Para obtener una buena soldadura plana, la temperatura del cuchillo de aire suele estar entre 300°C y 400°C.
5. Distancia entre cuchillas de aire:
   Cuando el aire caliente sale de la tobera de las cuchillas de aire, su velocidad disminuye. La ralentización aumenta con el cuadrado de la distancia entre las cuchillas. Por tanto, cuanto mayor sea la separación, menor será la velocidad del aire y más débil la fuerza de nivelación. La distancia típica entre las boquillas de las cuchillas de aire es de 0,95-1,25 cm. No deje una distancia demasiado pequeña entre las boquillas, ya que la fricción del aire podría dañar la superficie del tablero. La separación entre las cuchillas de aire superior e inferior suele ser de unos 4 mm. Una separación demasiado grande puede provocar salpicaduras de soldadura.
6. Ángulo de la cuchilla de aire:
   El ángulo de la cuchilla afecta al grosor de la capa de soldadura. Si el ángulo es incorrecto, los dos lados de la placa pueden obtener espesores de soldadura diferentes. Un ángulo incorrecto también puede hacer que la soldadura fundida salpique y haga ruido. Normalmente las cuchillas de aire delantera y trasera están inclinadas hacia abajo unos 4 grados. Ajústelo ligeramente según la forma de la placa y la disposición de los pads.
7. Velocidad de subida de la tabla (velocidad del transportador o del elevador):
   Otra variable es la velocidad a la que el cartón se desplaza por las cuchillas de aire. La velocidad afecta al grosor del revestimiento. Una velocidad lenta significa que el tablero recibe más aire, por lo que el revestimiento es más fino. A mayor velocidad, el revestimiento es más grueso y puede llegar a tapar agujeros.
8. Precaliente la temperatura y el tiempo:
   El precalentamiento tiene por objeto activar el fundente y reducir el choque térmico. La temperatura típica de precalentamiento es de 343°C. Con 15 segundos de precalentamiento, la superficie de la placa puede alcanzar unos 80°C. Algunas líneas HASL no utilizan un paso de precalentamiento.

Parámetros de proceso - tabla con rangos recomendados

HASL con plomo frente a HASL sin plomo

1. El HASL sin plomo es más respetuoso con el medio ambiente porque no contiene plomo. Su punto de fusión es de unos 218°C. Para HASL sin plomo, la temperatura del crisol de soldadura debe controlarse a unos 280-300°C; la temperatura de soldadura por ola debe ser de unos 260°C; la temperatura de reflujo es de unos 260-270°C.
2. El HASL con plomo no es ecológico. Contiene plomo y su punto de fusión es de unos 183°C. Para HASL con plomo, la temperatura del crisol de soldadura debe controlarse a unos 245-260°C; la soldadura por ola debe ser de unos 250°C; la temperatura de reflujo debe rondar los 245-255°C.
3. Observe la superficie de soldadura: el HASL con plomo parece más brillante, el HASL sin plomo parece más apagado. La humectación sin plomo es un poco peor que la humectación con plomo.
4. Normas sobre el contenido de plomo: las soldaduras sin plomo tienen un contenido de plomo inferior a 0,5%, mientras que las soldaduras con plomo tienen un contenido de plomo de hasta 37%.
5. El plomo ayuda a mejorar la mecha de la soldadura y la actividad durante la soldadura. El alambre de soldadura con plomo es más fácil de usar que el alambre sin plomo. Pero el plomo es tóxico y la exposición a largo plazo es perjudicial para las personas. La soldadura sin plomo tiene un punto de fusión más alto, por lo que las uniones pueden ser más fuertes.
6. En cuanto al precio del acabado superficial de las placas de circuito impreso, HASL con plomo y HASL sin plomo suelen costar lo mismo. En la mayoría de los casos no hay diferencia de precio.

¿Cómo saber si una placa de circuito impreso tiene HASL con o sin plomo?

1. Observe la superficie de la soldadura. Las soldaduras con plomo tienen un aspecto brillante. La soldadura sin plomo (aleaciones SAC) tiene un aspecto más apagado. La humectación sin plomo es un poco peor que la con plomo.
2. La soldadura con plomo es perjudicial para las personas. La soldadura sin plomo es más segura. La temperatura eutéctica depende de la aleación sin plomo. Por ejemplo, la temperatura eutéctica de la aleación SAC (SnAgCu) es cercana a 217°C, y la temperatura de soldadura debe ser eutéctica más 30-50°C. Para la eutéctica con plomo (Sn63Pb37), la temperatura eutéctica es de 183°C.
3. Contenido de plomo: las soldaduras sin plomo tienen plomo ≤ 0,5%, las con plomo pueden tener alrededor de 37% de plomo.
4. El plomo aumenta la actividad de la soldadura, por lo que es más fácil utilizar soldaduras con plomo. Pero el plomo es tóxico y perjudicial para la salud. Además, las soldaduras sin plomo tienen un punto de fusión más alto, lo que hace que las uniones sean mecánicamente más fuertes.

Resumen