1. 什么是噴錫/熱風(fēng)整平
噴錫/熱風(fēng)整平(HASL)是一種PCB表面處理工藝。通過在PCB的銅表面上制備錫鉛層,可以起到保護焊盤免受氧化和保持焊錫性的作用。HASL所用到的液體焊料通常由含63%錫和37%鉛組成,在SMT焊接過程中,HASL層與錫膏焊料一起溶解。HASL板在無鉛工藝誕生之前在電子制造業(yè)占據(jù)主導(dǎo)地位。目前雖然使用量下降,但仍在醫(yī)療,軍工,航空航天等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。
圖1. HASL表面處理層。
2. HASL工藝步驟
在進行HASL表面處理前需要對PCB進行清洗,通過微蝕刻方式將銅面清洗。清洗完畢后對PCB板進行預(yù)熱和涂覆助焊劑處理。助焊劑能夠減小PCB與焊料間的表面張力,從而使焊料更好的覆蓋在PCB上。在涂覆助焊劑后需要將PCB浸入熔融錫/鉛溶液中,裸露的銅焊盤區(qū)域會被錫/鉛溶液覆蓋并形成錫鉛層。在形成錫鉛層后可以采取熱風(fēng)整平機的高壓熱風(fēng)刀去除PCB表面和孔內(nèi)多余的焊料,確保焊料沉積的均勻性,從而在焊盤上留下一層均勻而薄的保護層。
HASL工藝參數(shù)包括焊料溫度,浸錫時間,熱風(fēng)刀壓力,熱風(fēng)刀角度,熱風(fēng)刀間距和PCB上升速度。
l 焊料溫度: 焊料Sn63Pb37的熔點為183℃,為了保證良好的金屬間化合物形成,焊料的溫度一般控制在230-250℃左右。
l 浸錫時間一般控制在2-4s,過長時間容易導(dǎo)致金屬間化合物過度生長。
l 熱風(fēng)刀的壓力和流速越大,焊料涂層的厚度就越小。通常熱風(fēng)刀的壓力控制在0.3-0.5MPa。
l 熱風(fēng)刀角度不當(dāng)會導(dǎo)致PCB兩側(cè)的涂層厚度不一致。多數(shù)熱風(fēng)刀會向下調(diào)整4°。
l 熱風(fēng)刀間距一般為0.95-1.25cm。
l PCB上升速度需要根據(jù)實際情況控制。上升速度慢會增加熱風(fēng)處理時間,使得焊料層減薄。反之則會增大焊料層厚度。
3. 不同PCB表面處理比較
通常來說HASL板得焊點和OSP焊點可靠性相差不大,這兩種表面處理工藝在焊接是形成的金屬間化合物均為Cu6Sn5和Cu3Sn。此外,HASl層的厚度往往比有機保焊膜(OSP),化鎳沉金(ENIG),化學(xué)沉錫(ImSn)和化學(xué)沉銀(ImAg)的厚度要大得多,但是HASL工藝比其它表面處理的成本更低。
表1. 不同表面處理的厚度。
4. HASL的優(yōu)勢和劣勢
HASL板明顯的優(yōu)勢就是涂層成分始終一致,使用壽命長,且有著很寬的PCBA烘烤和清洗窗口。但是HASL工藝制備的錫層平整度較差,對錫膏印刷和回流效果影響大,而微間距焊接需要相當(dāng)高得錫膏印刷和回流質(zhì)量,因此微間距產(chǎn)品得安裝往往不使用HASL板。
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