PCB熱風(fēng)整平技術(shù)是目前比較成熟的技術(shù)，但由于其過程處于高溫高壓動態(tài)環(huán)境中，其質(zhì)量難以控制和穩(wěn)定。 本文將介紹一些在熱風(fēng)整平過程控制方面的經(jīng)驗。

熱風(fēng)整平焊錫涂層HAL（俗稱噴錫）是近年廣泛應(yīng)用于線路板廠的后處理工藝。 實際上，它是將浸焊和熱風(fēng)整平相結(jié)合，在印制板金屬化孔和印制導(dǎo)線上涂敷共晶焊料的工藝。 其工藝是先用助焊劑蘸PCB，然后將焊錫浸入熔化的焊錫中，然后從兩個氣刀之間通過。 利用風(fēng)刀中的熱壓縮空氣吹掉PCB上多余的錫，同時清除金屬孔內(nèi)多余的焊錫，從而獲得光亮、平整、均勻的焊錫層。

熱風(fēng)整平焊錫涂層最突出的優(yōu)點是涂層成分保持不變，可以完全保護(hù)印刷電路的邊緣，并且可以通過氣刀控制涂層厚度； 鍍層與基銅的結(jié)合使金屬結(jié)合，具有良好的潤濕性、焊接性和耐腐蝕性。 作為PCB的后道工序，它的優(yōu)劣直接影響到PCB的外觀、耐腐蝕性和客戶的焊接質(zhì)量。 如何控制過程是PCB制造商關(guān)心的問題。 下面說說控制垂直熱風(fēng)整平PCB工藝控制的一些經(jīng)驗，這是應(yīng)用最廣的一種。

一、助焊劑的選擇與應(yīng)用

用于熱風(fēng)整平的助焊劑是一種特殊的助焊劑。 其在熱風(fēng)整平中的作用是活化印制電路板上裸露的銅面，提高焊錫對銅面的潤濕性； 確保層壓板表面不過熱，整平后冷卻時為焊錫提供保護(hù)，防止焊錫氧化，防止焊錫粘附阻焊涂層，防止焊錫在焊盤之間橋接； 廢助焊劑可清洗焊錫表面，焊錫氧化物隨廢助焊劑一起排出。

熱風(fēng)整平專用助焊劑必須具備以下特點：

1、必須是水溶性助焊劑，可生物降解，無毒。

水溶性助焊劑易清洗，板面殘留少，不會對板面形成離子污染； 可生物降解，無需特殊處理即可排放，符合環(huán)保要求，大大降低了對人體的危害。

2、活動性好

關(guān)于活性，即去除銅表面氧化層的特性，提高了銅表面焊料的潤濕性。 通常，將活化劑添加到焊料中。 選用時應(yīng)兼顧活性好和對銅的腐蝕最小，以降低銅在焊料中的溶解度，減少煙霧對設(shè)備的損害。

助焊劑的活性主要體現(xiàn)在載錫能力上。 由于各種助焊劑所使用的活性物質(zhì)不同，其活性也不同。 高活性助焊劑，致密焊盤、貼片鍍錫效果好； 相反，銅在板子上很容易裸露，活性物質(zhì)的活性也體現(xiàn)在錫面的亮度和平整度上。

3、熱穩(wěn)定性

防止綠油和基材受到高溫沖擊。

4、必須有一定的粘度

熱風(fēng)整平要求助焊劑具有一定的粘度。 粘度決定助焊劑的流動性。 為了充分保護(hù)焊料和層壓板表面，助焊劑必須具有一定的粘度。 粘度低的助焊劑容易粘附在PCB層壓面上（又稱掛錫），在IC等密集處容易橋接。

5、適宜的酸度

酸度過高的助焊劑在噴涂前容易剝落阻焊層的邊緣，噴涂后的殘留物容易使錫面發(fā)黑和氧化。 一般助焊劑的PH值在2.5-3.5左右。

其他性能主要體現(xiàn)在對操作者和運行成本的影響上，如氣味難聞、揮發(fā)性物質(zhì)高、煙霧大、單位涂裝面積等，應(yīng)由生產(chǎn)廠家在試驗的基礎(chǔ)上選擇。

試用時，可對以下性能進(jìn)行一一測試比較：

1.平整度、亮度、孔洞是否堵塞

2.活動：選擇細(xì)密的貼片線路板，測試其上錫能力。

3.線路板涂助焊劑30分鐘。 清潔后，用膠帶測試綠油的剝離情況。

4.噴板靜置30分鐘，測試錫面是否變黑。

5.清洗后的殘留物

6.密集的IC位是否連接。

7.單板（玻纖板等）背面是否掛錫。

8.煙

9.揮發(fā)性、氣味、是否需要添加稀釋劑

10.清洗時是否有泡沫。

二、熱風(fēng)整平工藝參數(shù)的控制與選擇

熱風(fēng)整平工藝參數(shù)包括PCB焊錫溫度、浸焊時間、風(fēng)刀壓力、風(fēng)刀溫度、風(fēng)刀角度、風(fēng)刀間距和PCB上升速度。 下面將討論這些工藝參數(shù)對 PCB 質(zhì)量的影響。

1、浸錫時間：

浸錫時間與焊錫層的質(zhì)量密切相關(guān)。 浸焊時，焊料中的基銅和錫之間形成一層金屬化合物JIMC，并在導(dǎo)線上形成一層焊料涂層。 上述過程一般需要2-4秒，在此期間可以形成良好的金屬間化合物。 時間越長，焊料越厚。 但時間過長，PCB基材會分層，綠油會起泡。 時間過短，容易出現(xiàn)半浸現(xiàn)象，造成局部錫面發(fā)白，另外還容易出現(xiàn)錫面粗糙。

2、浴溫：

鉛37/錫63合金廣泛用作PCB和電子元件的焊接材料，其熔點為183℃。 當(dāng)焊料溫度為183℃—221℃時，與銅形成金屬間化合物的能力很小。 當(dāng)溫度為221℃時，焊料進(jìn)入潤濕區(qū)，范圍為221℃—293℃。 考慮到板材在高溫下容易損壞，焊接溫度應(yīng)選擇較低的。 理論上232℃為最高焊錫溫度，實際可設(shè)定250℃為最佳溫度。

3、氣刀壓力：

焊接好的PCB上焊錫太多，幾乎所有的金屬化孔都被焊錫堵住了。 氣刀的作用是吹掉多余的焊錫，導(dǎo)通金屬化孔，以免金屬化孔孔徑縮小太多。 用于此目的的能量由氣刀的壓力和流速提供。 壓力越大，流速越快，焊料涂層越薄。 因此，風(fēng)刀壓力是熱風(fēng)整平最重要的參數(shù)之一。 通常氣刀壓力為0.3－0.5Mpa

風(fēng)刀的前后壓力一般控制在前大后小，壓力差為0.05MPa。 根據(jù)板面幾何圖形分布情況，適當(dāng)調(diào)整前后氣刀壓力，確保IC位置平整，貼片無凸起。 具體數(shù)值參見本廠噴錫機(jī)出廠說明書。

4、風(fēng)刀溫度：

風(fēng)刀流出的熱風(fēng)對PCB和氣壓影響不大。 然而，提高氣刀中的溫度將有助于使空氣膨脹。 因此，在壓力一定的情況下，提高風(fēng)溫可以提供更大的風(fēng)量和更快的流速，從而產(chǎn)生更大的整平力。 風(fēng)刀的溫度對整平后焊錫層的外觀有一定的影響。 當(dāng)風(fēng)刀溫度低于93℃時，涂層表面變黑。 隨著氣溫的升高，深色涂層有減少的趨勢。 176℃時，變暗的外觀完全消失。 因此，風(fēng)刀的最低溫度不得低于176℃。 一般為獲得良好的錫面平整度，風(fēng)刀溫度可控制在300℃～400℃之間。

5、風(fēng)刀間距：

當(dāng)氣刀中的熱空氣離開噴嘴時，流速減慢到與氣刀間距的平方成正比的程度。 因此，間距越大，風(fēng)速越小，整平力越小。 風(fēng)刀間距一般為0.95-1.25CM。 風(fēng)刀間距不能太小，會造成印制板摩擦，防止污染園地。 上下風(fēng)刀的距離一般保持在4mm左右，過大容易出現(xiàn)焊錫飛濺。

6、風(fēng)刀角度：

風(fēng)刀吹板的角度影響焊錫涂層厚度。 如果角度調(diào)整不當(dāng)，印制板兩面的焊錫厚度會不一樣，也會造成熔化的焊錫飛濺和噪音。 大部分前后風(fēng)刀的角度調(diào)整為向下4度，根據(jù)具體板型和板面幾何分布角度微調(diào)。

7、PCB上升速度：

與熱風(fēng)整平相關(guān)的另一個變量是風(fēng)刀之間通過的速度，即輸送機(jī)的上升速度。 該參數(shù)會影響焊料的厚度。 速度慢，吹在PCB上的空氣多，所以焊錫薄。 反之，焊料太厚，甚至?xí)伦】锥础?/p>

8、PCB預(yù)熱溫度及時間：

預(yù)熱的目的是提高助焊劑的活性，減少熱沖擊。 一般預(yù)熱溫度為343℃。 預(yù)熱15秒時，印制板表面溫度可達(dá)80℃左右。 有些熱風(fēng)整平?jīng)]有預(yù)熱過程。

三、PCB焊錫層厚度的均勻性

熱風(fēng)整平后的焊錫厚度基本均勻。 但隨著印制線幾何因素的變化，風(fēng)刀對焊料的整平效果也發(fā)生變化，因此熱風(fēng)整平的焊料涂層厚度也發(fā)生變化。 一般平行于整平方向的印制線，空氣阻力小，整平力大，故鍍層較薄。 垂直于整平方向的印制線對空氣的阻力大，整平效果更小。 因此鍍層較厚，金屬化孔內(nèi)的焊料鍍層不均勻。 PCB焊錫一進(jìn)入高溫錫爐，就立即處于強(qiáng)壓高溫的動態(tài)環(huán)境中，因此很難得到完全均勻平整的錫面。 但是可以通過參數(shù)調(diào)整，盡可能的平滑。

1.選擇活性助焊劑和焊料

助焊劑是影響錫面平整度的主要因素。 良好的助焊劑活性可獲得光滑、光亮、完整的錫面。

焊料選用純度高的鉛錫合金，并定期進(jìn)行銅漂白，保證含銅量在0.03%以下。

2.設(shè)備調(diào)整

氣刀是調(diào)整錫面平整度的直接因素。 風(fēng)刀的角度、前后風(fēng)刀壓力和壓差、風(fēng)刀溫度、風(fēng)刀間距（垂直距離、水平距離）和升降速度都會對板材產(chǎn)生很大的影響 表面。 對于不同的板類型，它們的參數(shù)值是不同的。 一些技術(shù)先進(jìn)的噴錫機(jī)裝有微電腦，將各種板型的參數(shù)儲存在電腦中，進(jìn)行自動調(diào)整。

定期清潔風(fēng)刀和導(dǎo)軌，每兩小時清潔一次風(fēng)刀間隙內(nèi)的殘留物。 當(dāng)產(chǎn)量大時，清洗密度會增加。

3.預(yù)處理

微蝕處理對PCB錫面的平整度也有很大的影響。 微蝕深度過低，銅和錫難以在PCB表面形成銅錫化合物，造成局部錫面粗糙； 微蝕液中的穩(wěn)定劑不良，會導(dǎo)致銅蝕刻過快且不均勻，錫面不平整。 一般推薦APS系統(tǒng)。

對于某些板型，有時需要進(jìn)行烘烤預(yù)處理，這也會對鍍錫平整度產(chǎn)生一定的影響。

4.前期PCB制程控制

因為熱風(fēng)整平是最后一道工序，前面的很多工序都會對其產(chǎn)生一定的影響，比如顯影不好導(dǎo)致鍍錫不良。 加強(qiáng)前道工序的控制，可以大大減少熱風(fēng)整平出現(xiàn)的問題。

雖然上述熱風(fēng)整平的焊錫層厚度不均勻，但可以滿足MIL-STD-275D的要求。