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                  常見問題

                  PCBA制造中濕度的影響

                  發布時間:2019-05-08 發布者:管理員 瀏覽次數:429次 分享到:
                   

                     濕度在制造過程中起著關鍵的作用,太低將導致東西干燥,ESD 增加,灰塵水平較高,模板開孔更容易堵塞,模板磨損增加,已經證明濕度太低直接影響并降低生產能力。太高將導致材料潮濕吸收水分,造成分層,爆米花效應、焊料球。潮濕也降低了材料的Tg 值,增大了回流焊期間的動態翹曲。

                     表面潮濕簡介

                     金屬上的潮濕吸水層等

                  幾乎所有的固體表面(如金屬、玻璃、陶瓷、硅等)都有一個潮濕吸水層(單分子層或多分子層),當表面溫度等于周圍空氣的露點溫度(取決于溫度、濕度和氣壓),這種潮濕吸水層就成為可見層。金屬對金屬的摩擦力隨著濕度的降低而增加,在相對濕度20%RH及以下,摩擦力比在相對濕度80% RH條件下增加了1.5 倍。

                  有機塑料上的潮濕吸水層等

                  多孔或吸潮表面(環氧樹脂、塑料、焊劑等)往往吸收這些吸水層,即使表面溫度低于露點(冷凝)時,在材料表面也看不到含有水分的吸水層。正是這些表面上的單分子吸水層中的水滲透到塑封器件(MSD)中,當單分子吸水層在厚度上接近20 層時,這些單分子吸水層吸收的水分最終會導致回流焊期間的爆米花效應。應根據 IPC-STD-020 控制塑封器件在潮濕環境中的曝露狀況。

                     制造過程中的濕度影響

                  濕度對生產制造有多種影響,一般來說,潮濕是不可見的(重量增加除外),但帶來的后果是氣孔、空洞、焊料飛濺、焊球和底部填充空洞等。對于任何工藝過程來說,最糟糕的潮濕情況是水分凝結,需確?;灞砻嫠挚刂圃谠试S的范圍內,而不會對材料或工藝過程產生不利影響。

                     受控的允許范圍?

                  在幾乎所有的涂層工藝(硅半導體制造中旋轉涂布、掩膜和金屬涂層)中,公認的措施就是控制與基板溫度相對應的露點,然而基板組裝制造業從來沒有考慮過環境問題是一個值得關注的問題(雖然我們在全球消費者團隊發布了環境控制指南和應控制的各種參數)。

                  隨著器件制造工藝走向更精細的功能特征,更小的元件和更高密度的基板使我們的工藝要求接近了微電子和半導體行業的環境要求。我們已經知道了灰塵控制問題,以及它給設備和工藝過程所帶來的問題。我們現在要知道,元件和基板上的高濕度水平(IPC-STD-020)會引起材料性能退化、工藝和可靠性問題。

                  我們已經推動一些設備制造商在設備中控制環境,材料供應商配制的材料能夠在更惡劣的環境中應用。到目前為止我們已經發現濕度會引起焊膏、模板、底部填充材料等的問題。

                  通常涂料如焊膏是由固體懸浮在溶劑、水或溶劑混合物上形成的,這些液體涂覆到金屬基板的主要功能是提供粘性,粘結在金屬表面,但是如果金屬表面接近環境露點,水可能會部分凝結,錫膏下捕獲的水分將造成附著力問題(涂層下水泡等)。

                  在金屬涂覆工業中,露點儀可用于確保涂層對金屬基體的粘附性。從根本上說,這個儀器準確測量金屬基板上或周圍的濕度水平并計算露點,將這個結果與測量部件的基板表面溫度進行比較,然后計算出基板溫度和露點之間的 ?T,如果 ?小于 ~ ℃,部件不能被涂覆,因附著力差,會導致空洞。

                     吸潮與相對濕度RH和露點的關系

                  在相對濕度約 20% RH 時,基板和焊盤上有一個水分子氫鍵的單分子層,粘接到表面(不可見)。水分子是不移動的,在這種狀態下,甚至在電氣性能上,水是無害的良性的??赡軙l生一些干燥問題,取決于基板在車間的儲存情況,這時表面上的水分交換地進行吸潮與蒸發,保持恒定的單分子層。單分子層的進一步形成,依賴于基板表面的水分吸收。環氧樹脂、焊劑和OSP都具有高吸水性,金屬表面則沒有。

                  隨著與露點相關的相對濕度RH水平的提高,金屬焊盤(銅)將吸濕更多的水分,甚至穿過 OSP,形成多分子層(多層)。關鍵是單分子層 20 層及其以上的地方,集聚了大量的水,電子可以流動,由于污染物的存在,會形成枝晶或 CAF。當接近露點溫度(露點 /冷凝)時,多孔表面如基板容易吸收大量的水,當低于露點溫度時,親水表面會顯著地吸收大量的水。對于我們的電子組裝工藝,當這些吸收的緊抱表面的水分達到一個臨界量時,就會引起焊劑效率降低,在底部填充和回流焊過程中排氣,以及模板印刷時不良的焊膏釋放等問題。保持印刷機ECU接近室溫,將減少因露點而引發的可能出現的焊膏釋放問題,要意識到在炎熱潮濕的車間,干燥柜會產生冷的低溫器件,低濕度會提高金屬間摩擦力,產生模板磨損。


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