濕度在制造過程中起著關鍵作用,過低會導致物品干燥,ESD增加,粉塵水平高,模板穿孔更容易堵塞,模板損壞增加,已證實濕度過低直接關系,降低生產能力。過高會導致材料吸收水分,導致分層、爆米花效應、焊接球。濕冷也會減少材料Tg回流焊期間的動態翹曲增加了值。
濕冷表面
金屬上的濕冷吸水層等
大多數固體表面(如金屬、玻璃、瓷器、硅等)都有濕冷吸水層(單分子層或多分子層)。當外觀溫度等于周圍空氣的露點溫度(取決于溫度、濕度和壓力)時,這種濕冷吸水層將成為可見層。隨著濕度的降低,金屬對金屬的摩擦力增加20%RH以下是相對濕度的80%RH環境增強了1.5倍。
有機塑料上的濕冷吸水層等
多孔或吸濕表面(環氧樹脂、塑料、焊劑等)通常吸收這些吸水層,即使表面溫度低于泄漏點(冷凝),材料表面也看不到含水的吸水層。
正是這些表面單分子吸水層中的水滲入塑料裝置(MSD)當單分子吸水層在厚度接近20層時,這些單分子吸水層吸收的水最終會導致回流焊階段的爆米花效應。
應依據IPC-STD-在潮濕的環境中,020控制塑封裝置的曝光
制造過程中濕度的影響
濕度對生產有多種影響。一般來說,濕冷是看不見的(重量增加除外),但后果是氣孔、空洞、焊料飛濺、焊球和底部填充空洞。
對于任何工藝流程來說,最糟糕的濕冷情況是水凝結,基板表面的水應保持在允許的范圍內,而不會對材料或工藝流程產生不利影響。
控制的允許范圍?
在絕大多數涂層工藝(硅半導體制造旋轉涂層、屬涂層)中,公認的措施是控制與基板溫度相對應的泄漏點,但基板組裝制造業從未考慮過環境問題是一個值得關注的問題(盡管我們在全球客戶團隊中發布了環境控制指南和各種參數)。
隨著設備制造工藝向更詳細的功能特性邁進,較小的部件和更高密度的基板使我們的工藝標準接近微電子和半導體行業的環境條件。
我們已經了解了粉塵控制問題及其給設備和工藝過程帶來的問題。我們現在需要知道件和基板上的高濕度水平(IPC-STD-020)會導致材料性能下降、工藝和可靠性問題。
我們推動一些設備制造商控制設備中的環境,材料供應商準備的材料可以在更糟糕的環境中使用。到目前為止,我們已經發現濕度會導致焊膏、模板、底部填充材料等問題。
一般涂料,如焊膏,是由固體漂浮在溶劑、水或溶劑混合物上形成的。這些液體涂抹在金屬基板上的主要功能是提供粘度并粘附在金屬表面。然而,如果金屬表面靠近環境泄漏點,水可能會部分凝結。錫膏下捕獲的水會導致附著力問題(涂層下的水泡等)。
露點儀可用于保證涂層對金屬基材的附著力。
從根本上說,儀器準確測量金屬基板上或周圍的濕度水平,計算泄漏點,將結果與測量部件的基板外觀溫度進行比較,然后計算基板溫度與泄漏點之間的?T,如果?T小于3~5℃,由于附著力差,零件不能涂抹,會造成空洞。
吸濕和相對濕度RH與漏點的關系
相對濕度約20%RH當基板和焊接層上有水分子氫鍵的單分子層,粘附在表面(看不見)。在這種情況下,即使在電氣性能方面,水也是無害和良性的。可能會出現一些干燥問題,這取決于車間基板的儲存,然后表面的水交換進行水分吸收和揮發,以保持恒定的單分子層。
單分子層的進一步產生取決于基板表面的水分吸收。環氧樹脂、焊劑和OSP它們都具有高吸水性,而不是金屬表面。
相對濕度與漏點有關RH隨著水平的提高,金屬焊層(銅)會吸收更多的水分,甚至通過OSP,產生多分子層(多層)。關鍵是大量的水聚集在單分子層20層及以上的地方,電子可以流動。由于污染物的存在,會形成枝形晶體或CAF。當接近露點溫度(漏點/冷凝)時,基板等多孔表面容易吸收大量水分。當低于露點溫度時,親水表面會顯著吸收大量水分。對于我們的電子組裝工藝,當吸收表面的水分達到臨界水平時,會降低焊劑效率,在底部填充和回流焊接過程中排氣,以及模板印刷過程中 焊膏釋放不良。
焊膏
事實上,如果焊膏與涂層材料相似,則必須盡可能多地粘附在基板表面,以便有效地從模板孔中釋放焊膏。靠近周圍環境泄漏點的焊膏會降低粘度強度,導致焊膏釋放不良。
ECU單元的空氣溫度應盡可能遵循與漏點相關的金屬涂層規則,即基板溫度不得超過金或錫等露點溫度4±1℃對于多孔/親水表面,如OSP,我們要求的最低溫度應該是≥5℃。
DEK印刷機設定
在車間,DEKECU實際設定溫度26℃。機內環境相對濕度45%RH,基板露點溫度15℃。進入絲網印刷機前記錄的最冷基板溫度為19℃,ΔT(基板溫度與漏點的差異)℃-15℃)4℃,這只是金屬安全涂層ASTM和ISO涂層規范(最低4±1℃)低限,但現場生產操作可能失敗。標準基板溫度高于5℃,所以我們可以認為基板會吸潮。
假如我們把一個冷(19℃)將基板放置在其他設備上,如富士設備,車間濕度>60%RH,我們會有一個2℃的ΔT,這將根本無法滿足ASTM/ISO由于基板太濕,涂層規范標準。優化的良好設置應高于漏點≥5℃。
車間測量
基板表面吸收的水取決于外部溫度、環境空氣溫度和相對濕度(泄漏點)。當基板溫度接近泄漏點時,由于產生較厚的多分子層水層,焊接層又濕又冷,會降低焊膏的附著力(粘度),導致模板穿孔中焊膏的不良釋放。
以下是根據車間條件的各種溫度和濕度范圍計算的臨界溫度。記錄了三個基板的19溫度℃,20℃和21℃,圖1給出了車間濕度和環境溫度(需要測量設備內部環境),以防止水分吸收。
基板溫度稍高,對車間環境的需求相對較低。
漏點實驗(達因值)
當濕度增加(>50%)RH),基板表面溫度接近露點溫度的4~5℃在范圍內,所有基板表面都有潤濕不良。我們設計了43%的室內相對濕度水平RH實驗基本上遠低于實際檢測車間的最壞狀態(60%~65%)RH),濕度對工藝流程的影響非常普遍。我們在車間冰箱里測試了一個清潔基板半小時,直到冷卻到低濕度車間所需的露點溫度。當用達因筆測試時,達因值逐漸從>40達因降至37達因,這足以表明濕度對工藝流程的影響,在高濕度和室溫下,達因值肯定會急劇下降。
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