詳解PCB噴錫/熱風(fēng)整平工藝

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(guò)在PCB的銅表面上制備錫鉛層，可以起到保護(hù)焊盤(pán)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(guò)程中，HASL層與錫膏焊料一起溶解。HASL板在無(wú)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(jìn)行HASL表面處理前需要對(duì)PCB進(jìn)行清洗，通過(guò)微蝕刻方式將銅面清洗。清洗完畢后對(duì)PCB板進(jìn)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(pán)區(qū)域會(huì)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(jī)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(pán)上留下一層均勻而薄的保護(hù)層。

HASL工藝參數(shù)包括焊料溫度，浸錫時(shí)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(diǎn)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(shí)間一般控制在2-4s，過(guò)長(zhǎng)時(shí)間容易導(dǎo)致金屬間化合物過(guò)度生長(zhǎng)。

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(huì)導(dǎo)致PCB兩側(cè)的涂層厚度不一致。多數(shù)熱風(fēng)刀會(huì)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(shí)際情況控制。上升速度慢會(huì)增加熱風(fēng)處理時(shí)間，使得焊料層減薄。反之則會(huì)增大焊料層厚度。

3. 不同PCB表面處理比較

通常來(lái)說(shuō)HASL板得焊點(diǎn)和OSP焊點(diǎn)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(jī)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(shì)和劣勢(shì)

HASL板明顯的優(yōu)勢(shì)就是涂層成分始終一致，使用壽命長(zhǎng)，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(duì)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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