關于噴錫工藝那點事

【導讀】整平技術在70年代中期已開始應用。其抗蝕性、抗氧化性、可焊性較好,目前作為印制板表面鍍層仍占多數。但熱風整平之高溫處理對印制板的基材會造成一定程度的傷害和產生翹曲、不利于薄板生產、焊盤厚度不均勻(呈弧狀)(垂直式熱風整平機加工的印制板尤為明顯),對下道上錫膏、SMT、BGA安裝有影響。而且,隨著SMT技術之迅速發展,要求連接盤和焊墊有良好的共面性和平坦度,使得廣大印制板制作廠商對于表面平整度要求高的印制板,采用水平式之熱風整平機,以彌補垂直式熱風整平機在此方面之不足。相關閱讀:PCB業界看4G時代國產手機變局
一、熱風整平工藝流程
1 、金手指板貼紅膠帶保護
對于待進行熱風整平的金手指板,需貼紅膠帶于金手指處進行保護。首先采用人工貼紅膠帶,然后采用熱壓紅膠帶的方法。在條件較差的情況下,可通過下法進行操作:
1)手工貼高溫膠帶時,金手指應保持干燥和清潔,貼膠帶位置一致;
2)用貼膜機輥壓膠帶一次,排出氣泡;
3)在120°C烘箱中,烘3~5分鐘,趁熱輥壓膠帶數次,直到壓緊為止;
4)注意輥壓后的膠帶須緊密覆蓋在金手指間空隙處,以防金手指上錫。
2 、前處理
前處理的目的,一方面是為了除去銅表面上的氧化物、油脂和其他雜質,另一方面是為了粗化板面,使之能與鉛錫有良好的結合力。目前,普遍采用的前處理方式為化學前處理,微蝕藥水通常采用過硫酸鈉+硫酸體系。注意:前處理后之板需及時涂覆助焊劑,以防止板面銅層再度氧化。
3、涂助焊劑
助焊劑的預涂,視各自設備條件之優劣,可采取機涂和手工涂兩種方式。對于手工涂助焊劑,其條件如下:
1)助焊劑槽溫度為:室溫;
2)浸助焊劑時間為:45~60秒。
4、熱風整平
以垂直式熱風整平機為例。具體步驟簡述如下:
(1) 打開總電源開關,同時開啟抽排風系統;
(2) 打開錫槽、攪拌槽及氣加溫開關;
(3) 溫度達至設定溫度后,打開攪拌泵;
(4) 清除錫槽表面可能產生之錫渣;
(5) 檢查并清理風刀;
(6) 噴錫后之板,需水平置于一大理石臺面上冷卻,再過后處理機。也有將熱風整平后板立即置入水中冷卻,然后再過后處理機的操作方法。
當印制板從熔融錫/鉛焊料中出來的同時,通過熱風刀通常加熱至350℃左右 進行吹平錫/鉛層的操作過程,即為熱風整平。目前通常采用以下幾種方式:
(1) 固定好前后風刀的角度,通過改變兩個風刀的熱風壓力來保證錫/鉛涂覆層的厚度要求。如前風刀的熱風壓力為3.2~3.4 ×105Pa;后風刀的熱風壓力為3.4~3.6 ×105Pa。
(2) 固定熱風壓力,通過調整風刀的角度來保證錫/鉛涂覆層的厚度要求。如前風刀為4~6°;后風刀為2~3°。
(3) 通過調整前后風刀角度的同時,改變熱風壓力的方法,可以更靈活的控制錫/鉛合金涂覆層的厚度。
但上述改變熱風壓力和調整風刀角度的工作,需有熟練的技巧和豐富的操作經驗才行,否則,一旦調整不當,會嚴重影響熱風整平板之質量。
目前,普遍采用的熱風整平設備可分為垂直式和水平式兩大類。垂直式熱風整平,通過固定夾具夾住印制板,垂直浸入熔融焊料中,拉出時進行熱風吹除多余錫/鉛焊料的過程。而水平式熱風整平,印制板是采取水平方式通過并浸入熔融的錫/鉛焊料槽中,然后經上下熱風刀吹除多余錫/鉛焊料的過程。
5、檢驗
對上述之熱風整平板進行初檢,是否有不上錫、板面或孔內錫過厚或過薄、錫絲、錫珠、錫上金手指、錫粉、刮花等缺陷存在,若有需進行返工處理。
6、后處理
將上述熱風整平過且經初檢合格并上架之板,進行后處理操作。具體簡述如下:
1)將后處理機之清洗水溫度調至50~60°C;
2)打開電源開關、噴水開關、傳送及刷轆控制開關和烘干段控制開關;
3)檢查噴嘴情況及傳動運行情況。如有問題,需及時處理;
4)擺板進行處理,速度控制在處理后之板面及孔內完全烘干。
7、去除紅膠帶
將有金手指板之保護紅膠帶去除,若有殘膠遺留于金手指上,需用溶劑將其去除,注意此項操作不能造成金手指表面之任何擦花發生。
二、噴錫控制幾個方面
1、熱風整平后之板表面離子沾污測試質量控制
熱風整平后之板的表面離子沾污測試,對所制作之印制板的絕緣等電氣性能很重要,要求≤6.45μgNaCI/in2。
2、錫鉛槽中銅雜質含量的分析控制
在熱風整平時,最易發生的是銅對錫/鉛焊料槽的污染。因為,當印制板浸入熔融的錫/鉛合金槽時,需于其中停留數秒鐘,這就造成了銅的溶解。當溶解的銅含量積聚到一定程度,(如0.29%以上時,)焊料的流動性便差。此種情況下進行熱風整平操作,印制板表面涂覆的焊料層粗糙,不光亮,可焊性差,有時甚至會出現半潤濕狀態。因此,必須每周進行銅含量的分析,若發現超標情況,需及時進行漂銅處理。
3、熱風整平板之表面錫/鉛厚度控制
(1)熱風整平后之印制板,可通過X-射線測厚儀,對其表面之錫/鉛層厚度進行度量。
1)對于垂直式熱風整平,由于印制板是采取自下而上的方法吹除多余之錫/鉛層,因而造成印制板上薄而下厚的厚度差別。對于印制板上之局部區域也同樣存在厚度差別。這是因為:一方面,由于重力作用而形成自上而下熔融態 之流動所致;另一方面,熱風刀吹除多余的錫/鉛合金,也是向下流動的。因此,在熱風壓力和風刀角度固定的情況下,熱風吹除最上端和最下端的錫/鉛合金涂覆層厚度將產生最大的差別。
2)對于水平式熱風整平,印制板是水平通過并浸入熔融的錫/鉛焊料槽的。然后經過上下熱風力吹除多余的錫/鉛合金焊料,同時,熱風刀將偏反向于印制板運動方向,同時上熱風刀在前(相對于印制板移動方向而言),下熱風刀在后,因而可以形成整板更均勻厚度的錫/鉛合金涂覆層,較好地減緩了上薄下厚或“拉尖”等問題。
4、 與熱風整平制作有關的最終質量控制
(1)錫/鉛合金涂覆層厚度測量;
對待檢樣品取樣,制作金相切片,利用金相切片專用顯微鏡進行錫/鉛合金涂覆層厚度的度量。其中包括焊盤表面之錫/鉛合金涂覆層厚度和孔內壁之錫/鉛合金涂覆層厚度。
(2)金屬化孔的可焊性試驗(Solderability Testtof PTH);
要求:須無不潤濕(non-wetting)、氣孔(blowhole)、半潤濕(dewetting)和不完全焊料填入金屬化孔等缺陷。
(3)SMT焊墊的可焊性試驗(Silderability Test ofSMTPad); ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 要求:被測試之SMT表面在試驗后,其良好的潤濕面積至少應為95%,其余5%的不良表面只出現小針孔、半潤濕,及粗粒等輕微缺陷,且這些缺點不應集中在一個區域中。
(4)熱應力測試(Thermal Stress Test);
要求:需無分層、拐角鍍層開裂、內層分離、鍍層裂縫等缺陷的發生。
(5)金屬化孔的模擬返工測試(Rework Simulation of PTTH);
要求:必須沒有分層、拐角鍍層斷裂、層間分離、全板電鍍層開裂或開裂層出現。
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