Trong lĩnh vựcsản xuất pcb, quy trình xử lý bề mặt rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất điện, độ tin cậy cơ học và khả năng xử lý của bảng mạch. Trong số đó, công nghệ phun thiếc pcb đã trở thành một trong những công nghệ xử lý bề mặt được sử dụng rộng rãi nhờ khả năng hàn, chống oxy hóa tuyệt vời và lợi thế chi phí thấp.
1, Nguyên lý và ưu điểm cốt lõi của quy trình phun thiếc
(1) Phân tích các nguyên tắc quy trình
Quá trình phun thiếc pcb, còn được gọi là san bằng không khí nóng, là một quá trình nhúng pcb đã hoàn thiện vào bể hàn thiếc nóng chảy có chì hoặc hợp kim thiếc{0}}không chứa chì để phủ đều lên bề mặt và thành lỗ của bảng mạch bằng một lớp hàn. Sau đó, chất hàn thừa được thổi bay bằng khí nóng-tốc độ cao để tạo thành lớp phủ bề mặt phẳng, đồng nhất và có khả năng hàn cao. Quá trình này bao gồm ba bước cốt lõi: thấm chất hàn, bám dính và san bằng không khí nóng, đòi hỏi phải kiểm soát chính xác các thông số nhiệt độ, thời gian và không khí nóng để đảm bảo chất lượng lớp phủ.
(2) Lợi thế công nghệ đáng kể
Khả năng hàn tuyệt vời: Lớp thiếc phun có thể cách ly bề mặt đồng khỏi tiếp xúc với không khí một cách hiệu quả, ngăn chặn quá trình oxy hóa, mang lại bề mặt hàn lý tưởng cho các quá trình hàn tiếp theo và giảm rủi ro hàn ảo và hàn lạnh.
Hiệu quả-chi phí vượt trội: So với các quy trình như lắng đọng vàng bằng hóa chất và mạ điện niken và vàng, quy trình phun thiếc có mức đầu tư thiết bị thấp hơn, quy trình xử lý đơn giản hơn, chi phí nguyên liệu thô có thể kiểm soát được và phù hợp cho-sản xuất quy mô lớn.
Khả năng tương thích tốt: Phù hợp với nhiều loại bo mạch và thiết kế pcb khác nhau, đặc biệt ổn định trong việc xử lý bề mặt của bo mạch nhiều{0}}lớp và bo mạch dày đặc có khẩu độ, có thể lấp đầy các lỗ một cách hiệu quả và đảm bảo độ tin cậy của kết nối điện.
2, Giải thích chi tiết về quy trình phun thiếc
(1) Quy trình sơ chế
Loại bỏ và làm sạch dầu: Sử dụng chất tẩy rửa có tính kiềm để loại bỏ vết dầu, dấu vân tay và các chất ô nhiễm hữu cơ khác khỏi bề mặt pcb, đảm bảo bề mặt đồng sạch và không có tạp chất, đồng thời tăng cường độ bám dính của mối hàn.
Làm nhám vi mô: Bằng cách sử dụng dung dịch khắc axit để khắc nhẹ bề mặt đồng, một cấu trúc thô vi mô được hình thành, làm tăng diện tích tiếp xúc giữa vật hàn và bề mặt đồng và tăng cường hiệu ứng làm ướt.
Xử lý kích hoạt: Dùng axit clohydric hoặc các chất kích hoạt khác để loại bỏ lớp màng oxit trên bề mặt đồng, giữ cho đồng ở trạng thái hoạt động và tạo điều kiện cho chất hàn thẩm thấu.
(2) Hoạt động cốt lõi của phun thiếc
Ngâm trong bể hàn: Nhúng pcb đã xử lý trước vào bể hàn nóng chảy được duy trì ở nhiệt độ 245-265 độ (thường là 260-275 độ đối với các quy trình không có chì), với thời gian lưu trú được kiểm soát ở mức 3-5 giây, để đảm bảo rằng chất hàn bao phủ hoàn toàn bề mặt bảng mạch và thành lỗ.
Cân bằng không khí nóng: Sau khi tháo pcb ra khỏi thùng hàn, ngay lập tức sử dụng-dao khí nóng tốc độ cao (với tốc độ gió khoảng 60-80m/s) để thổi bay chất hàn dư thừa. Nhiệt độ của không khí nóng phải phù hợp với nhiệt độ của bể hàn để đảm bảo vật hàn ở trạng thái nóng chảy và đạt được độ phẳng bề mặt.
(3) Giai đoạn xử lý hậu kỳ
Rửa và sấy khô bằng nước: Rửa sạch chất trợ dung còn sót lại và tạp chất trên bề mặt pcb bằng nước sạch để tránh ăn mòn bảng mạch. Sau đó, loại bỏ độ ẩm bằng khí nóng hoặc sấy chân không để tránh vết nước.
Kiểm tra chất lượng: Kiểm tra trực quan, quan sát bằng kính hiển vi kim loại và các phương pháp khác được sử dụng để kiểm tra độ dày, độ đồng đều, độ phẳng bề mặt và xem có các khuyết tật như bắc cầu và khoảng trống trong lớp phun thiếc hay không, đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn quy trình.
3, Kiểm soát thông số chính của quá trình phun thiếc
(1) Thông số nhiệt độ
Nhiệt độ bể hàn: Nhiệt độ quá cao có thể dẫn đến quá trình oxy hóa mạnh của chất hàn và biến dạng chất nền pcb; Nếu nhiệt độ quá thấp, khả năng chảy của vật hàn sẽ kém, điều này sẽ ảnh hưởng đến hiệu ứng làm ướt. Cần phải điều chỉnh chính xác dựa trên thành phần của hợp kim hàn và các quy trình không chứa chì có yêu cầu kiểm soát nhiệt độ chặt chẽ hơn.
Nhiệt độ không khí nóng: Nhiệt độ không khí nóng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu ứng san lấp mặt bằng của vật hàn. Nếu nhiệt độ quá cao, chất hàn có thể bắn tung tóe và nếu nhiệt độ quá thấp, chất hàn dư thừa không thể được loại bỏ một cách hiệu quả. Nó cần phải được điều chỉnh kết hợp với nhiệt độ bể hàn.
(2) Tham số thời gian
Thời gian ngâm thiếc: Thời gian ngâm thiếc quá ngắn có thể dẫn đến độ che phủ của vật hàn không đủ, trong khi quá lâu có thể khiến pcb nóng quá mức, dẫn đến cong vênh và biến dạng. Thời gian nên được tối ưu hóa dựa trên các yếu tố như độ dày của bảng và kích thước khẩu độ.
Thời gian cân bằng không khí nóng: Đảm bảo thời gian tác động của không khí nóng đủ để loại bỏ chất hàn dư thừa, nhưng không nên quá dài để không đạt được hiệu quả san bằng sau khi chất hàn nguội và đông đặc.
(3) Các thông số quy trình khác
Thành phần chất hàn: Các hợp kim chì thiếc thông thường (như Sn63Pb37) và hợp kim không chứa chì (chẳng hạn như Sn96.5Ag3.0Cu0.5) có sự khác biệt về điểm nóng chảy, độ chảy, khả năng chống oxy hóa, v.v. và nên chọn chất hàn phù hợp theo yêu cầu của sản phẩm.
Hiệu suất từ thông: Hoạt tính, độ ẩm và đặc tính dư của từ thông ảnh hưởng đến hiệu ứng làm ướt của vật hàn và độ khó của việc làm sạch tiếp theo. Cần phải chọn loại thông lượng thích hợp.
4, Các vấn đề và giải pháp thường gặp trong quá trình phun thiếc
(1) Bề mặt không bằng phẳng
Phân tích nguyên nhân: Áp suất không khí nóng không đồng đều, kiểm soát nhiệt độ không đúng và tạp chất quá mức trong bể hàn có thể dẫn đến độ dày của lớp phun thiếc không nhất quán, dẫn đến các khuyết tật như không đồng đều và sóng.
Giải pháp: Thường xuyên vệ sinh bể hàn, hiệu chỉnh góc và tốc độ gió của dao khí nóng, tối ưu hóa đường cong nhiệt độ và đảm bảo khí nóng được cấp đều lên bề mặt pcb.
(2) Tắc nghẽn lỗ bên trong lỗ
Phân tích nguyên nhân: Thời gian ngâm thiếc kéo dài, nhiệt độ hàn cao hoặc hoạt động từ thông không đủ có thể khiến chất hàn tích tụ trong lỗ, dẫn đến tắc nghẽn lỗ.
Giải pháp: Rút ngắn thời gian ngâm, giảm nhiệt độ chất hàn, sử dụng chất hàn hoạt tính hơn và bổ sung cấu trúc ống xả phụ trợ xuyên qua{0}}lỗ trong thiết kế quy trình.
(3) Dư lượng hạt thiếc
Phân tích nguyên nhân: Áp suất không khí nóng quá mức, bề mặt pcb không sạch hoặc phun từ thông không đều có thể dễ dàng khiến chất hàn bắn tung tóe và hình thành cặn hạt hàn.
Giải pháp: Điều chỉnh các thông số không khí nóng, tăng cường-quy trình làm sạch trước xử lý, tối ưu hóa quy trình phun chất trợ dung và đảm bảo phạm vi bao phủ đồng đều.
5, Ngành ứng dụng và xu hướng phát triển của quy trình phun thiếc
(1) Các lĩnh vực có thể áp dụng rộng rãi
Điện tử tiêu dùng: Trong các sản phẩm như điện thoại di động, máy tính và nhà thông minh, công nghệ phun thiếc đảm bảo việc hàn các bảng mạch có chi phí thấp và độ tin cậy cao, đáp ứng nhu cầu sản xuất ở quy mô lớn.
Thiết bị liên lạc: Thích hợp cho việc sản xuất pcb của các thiết bị liên lạc như trạm gốc và bộ định tuyến, đảm bảo sự ổn định của việc truyền tín hiệu và độ tin cậy của các kết nối điện.
Điều khiển công nghiệp: Trong các thiết bị tự động hóa công nghiệp và bảng điều khiển nguồn, công nghệ phun thiếc thích ứng với môi trường làm việc phức tạp với khả năng chống ăn mòn và độ bền cơ học tốt.