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捷配PCB分享噴錫工藝的利弊,一定牢記這些使用建議!

  • 2024-10-18 09:49:00
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熱風(fēng)焊錫整平(HASL,Hot Air Solder Leveling)是一種常用的PCB表面處理方式,通常被稱為“噴錫”。在該工藝中,PCB板在完成所有其他制造步驟后被浸入熔化的焊錫池中,以覆蓋裸露的銅表面,防止銅氧化。之后,通過(guò)熱風(fēng)刀將多余的焊錫吹去,使得PCB表面平整。HASL有鉛和無(wú)鉛兩種類型,本文主要討論無(wú)鉛HASL。


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HASL的優(yōu)點(diǎn)


成本效益HASL板子的成本相對(duì)較低,通常低于ENIG(化鎳浸金),但高于OSP(有機(jī)保護(hù)膜)。因此,HASL是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的表面處理選項(xiàng)。


保存期限HASL的保存期限通常與ENIG相當(dāng)。如果防潮措施得當(dāng),一般在一年內(nèi)焊接性能穩(wěn)定。不過(guò),超過(guò)一年后需注意銅與錫之間的擴(kuò)散作用可能會(huì)導(dǎo)致IMC(互金屬化合物)增厚,影響焊接質(zhì)量。


良好的潤(rùn)濕性由于HASL表面本身由錫構(gòu)成,具有較好的潤(rùn)濕性,特別是在第一次回焊(1st reflow)時(shí)。然而,對(duì)于第二次回焊,潤(rùn)濕性可能會(huì)有所下降。


HASL的缺點(diǎn)

  1. 錫須問(wèn)題純錫的HASL可能會(huì)發(fā)生錫須(Tin Whiskers),導(dǎo)致短路問(wèn)題,尤其在細(xì)間距(fine-pitch)零件中更為明顯。錫須的生成主要受熱應(yīng)力、化學(xué)力和機(jī)械力等因素影響。為減少錫須的產(chǎn)生,可以在銅表面先鍍一層鎳作為阻隔層(barrier layer)。

  2. 雙面回焊問(wèn)題在雙面回焊制程中,第二回焊面經(jīng)過(guò)第一次回焊的高溫處理后,表面錫可能重新融熔并形成不平整的錫點(diǎn)。這會(huì)影響第二回焊時(shí)錫膏的印刷準(zhǔn)確度,從而影響焊接質(zhì)量。

  3. 氧化問(wèn)題如果第一次回焊與第二次回焊的時(shí)間間隔過(guò)長(zhǎng),第二回焊面可能會(huì)氧化形成鈍化層,影響焊接品質(zhì)。

  4. 錫層厚度要求噴錫厚度不足可能導(dǎo)致第一次回焊時(shí)錫層消耗過(guò)多,第二面回焊時(shí)可能缺乏足夠的錫層與錫膏中的錫鏈接在一起,造成焊接不良。推薦噴錫厚度為:

    • 大面銅區(qū):2.54μm以上,最小不低于2μm。

    • QFP及周邊零件:5μm以上。

    • BGA焊墊:11.4μm以上。

  5. IMC生成問(wèn)題HASL的焊接過(guò)程會(huì)生成Cu6Sn5 IMC,但長(zhǎng)期使用后可能轉(zhuǎn)變?yōu)镃u3Sn IMC,這可能導(dǎo)致零件掉落??梢栽趪婂a或錫膏配方中添加鎳(Ni)以延緩Cu3Sn的生成,改善長(zhǎng)期信賴度。


使用建議

  1. 單面板優(yōu)先建議將HASL主要用于單面板,以避免雙面回焊帶來(lái)的復(fù)雜問(wèn)題。

  2. 防錫須措施在HASL制程中應(yīng)加入防錫須的解決方案,如預(yù)鍍鎳層。

  3. 布局優(yōu)化若在雙面板中使用HASL,應(yīng)將細(xì)間距零件及對(duì)錫膏量敏感的零件優(yōu)先布置在第一次回焊面,以減少空焊和短路的風(fēng)險(xiǎn)。

  4. 噴錫厚度控制嚴(yán)格控制噴錫厚度,并將其列為IQC(進(jìn)料檢驗(yàn))的主要檢查項(xiàng)目。

  5. 回焊間隔控制SMT(表面貼裝技術(shù))中采用HASL板時(shí),建議將第一次回焊與第二次回焊的間隔控制在24至72小時(shí)內(nèi),否則需重新真空包裝或存放在氮?dú)夤裰校詼p少氧化生成鈍化錫。

  6. 錫膏配方選擇使用HASL板時(shí),建議選擇含鎳(Ni)配方的錫膏,以延緩Cu3Sn的生成速率,提高長(zhǎng)期信賴度。