PCB HASL ve Kurşunsuz HASL Prosesleri

HASL süreci

HASL (Hot Air Solder Leveling), PCB üretiminde en klasik ve uygun maliyetli yüzey işleme süreçlerinden biridir ve elektronik üretim endüstrisinde önemli bir rol oynar. Bu işlem, PCB'ler için güvenilir lehimleme performansı ve oksidasyon koruması sağlamak için bakır yüzeyin kalay-kurşun alaşımlı bir tabaka ile kaplanmasını içerir.

1.1 HASL ve kurşunsuz HASL arasındaki farklar

HASL (Sıcak Hava Lehim Tesviyesi), dünyanın en klasik ve uygun maliyetli yüzey işleme teknolojilerinden biridir. PCB üretimi. Bu işlem, güvenilir lehimlenebilirlik ve oksidasyon direnci sağlamak için bakır yüzeyleri kalay-kurşun alaşımlı bir tabaka ile kaplar. Artan çevresel gereksinimlerle birlikte kurşunsuz HASL endüstri standardı haline gelmiştir.

Malzeme Bileşimi Farklılıkları:

• Geleneksel HASL, Sn63/Pb37alaşımı (63% kalay + 37% kurşun) kullanır, erime noktası: 183°C
• Kurşunsuz HASL öncelikli olarak kullanılır:
• SAC305 (96,5% kalay + 3% gümüş + 0,5% bakır), erime noktası: 217-220°C
• SnCu0,7 (99,3% kalay +0,7% bakır), erime noktası: 227°C
• Saf kalay (Sn100), erime noktası: 232°C

Süreç Özelliklerinin Karşılaştırılması:

Pratik Performans Farklılıkları:

• Lehimlenebilirlik:

• Kurşunlu HASL, daha kısa ıslatma süresi (1-2 sn) ile daha iyi lehim etkinliği sunar
• Kurşunsuz HASL daha güçlü flaks ve daha sıkı sıcaklık kontrolü gerektirir

• Güvenilirlik:

• Kurşunlu lehim bağlantıları daha iyi termal yorulma direnci sergiler (daha fazla sıcaklık döngüsü)
• Kurşunsuz lehim bağlantıları uzun süreli yaşlandırmadan sonra daha yüksek mekanik mukavemet sağlar

• İşlem Penceresi:

• Kurşunlu HASL daha geniş bir işlem aralığına sahiptir (±10°C)
• Kurşunsuz HASL, daha sıkı sıcaklık kontrolü gerektirir (±3°C).

Profesyonel İpucu: Topfast, IPC-6012 Sınıf 3 standartlarını karşılarken >% 99,5 lehimleme verimi elde etmek için kurşunsuz HASL parametrelerini optimize eder.

1.2 Çekirdek HASL Süreç Akışı

Profesyonel bir PCB üreticisi olarak Topfast, sıkı standartlaştırılmış süreçlere sahip tam otomatik HASL üretim hatları kullanmaktadır:

1.2.1 Ön Arıtma Aşaması

• Kimyasal Temizlik:
• Asit temizleyici (pH 2-3) bakır oksitleri giderir
• Sıcaklık kontrolü: 40-50°C, süre: 2-3 dakika
• Mikro aşındırma, Ra 0,3-0,5 μm yüzey pürüzlülüğü sağlar.
• Durulama:
• Üç aşamalı ters akım durulama (DI su direnci >15MΩ·cm)
• Sıcak hava ile kurutma(60-80°C)

1.2.2 Akı Uygulaması

• Uygulama Yöntemleri:
• Köpürme (geleneksel): Akı kalınlığı 0.01-0.03mm
• Sprey (gelişmiş):Daha homojen, daha az flaks tüketimi
• Akı Tipleri:
• Temiz olmayan reçine bazlı (ROH)
• Katı madde içeriği: 8-12, asit değeri: 35-45mgKOH/g

1.2.3 Sıcak Hava Tesviyesinin Temel Adımları

• Ön ısıtma:

• Kurşunlu: 130-140°C
• Kurşunsuz: 150-160°C
• Süre 60-90 saniye

• Lehim Daldırma:

• Lehim potası sıcaklığı:
  • Kurşunlu: 210±5°C
  • Kurşunsuz: 250±5°C
• Bekleme süresi: 2-4 saniye(±0,5 saniye hassasiyet)
• Daldırma derinliği: 3-5mm

• Sıcak Hava Tesviyesi:

• Hava bıçağı parametreleri:
  • Basınç: 0,3-0,5MPa
  • Sıcaklık: 300-350°C
  • Açı: 4° aşağı eğim
  • Hava hızı: 20-30m/s
• İşlem süresi: 1-2 sn

• Soğutma:

• Zorunlu hava soğutma (hız:2-3°C/sn)
• Son sıcaklık <60°C

1.2.4 Kalite Denetimi

• Çevrimiçi AOI (0 kapsama alanı):
• Lehim kalınlığı kontrolü (1-40μm)
• Yüzey hatası tespiti (lehim topları, açıkta kalan bakır, vb.)
• Örnekleme Testleri:
• Lehimlenebilirlik testi (245°C, 3 sn)
• Yapışma testi (bant yöntemi)

Teknolojik Atılım: Topfast’ın nitrojen korumalı kurşunsuz HASL işlemi, lehim oksidasyonunu %5'ten %1,5'e düşürerek lehimleme verimini önemli ölçüde artırır.

1.3 Sürecin Avantajları ve Sınırlamaları

Avantajlar 2025

• Maliyet Verimliliği:

• Düşük ekipman yatırımı (ENIG'nin ~1/3'ü)
• Önemli ölçüde malzeme maliyeti tasarrufu (ENIG'den -60 daha ucuz)

• Lehim Güvenilirliği:

• 3'ten fazlayeniden akış döngüsüne dayanır (en yüksek 260°C)
• Yüksek bağlantı gerilme mukavemeti (kurşunlu: 50-60MPa; kurşunsuz: 55-65MPa)

• Geniş Uygulanabilirlik:

• Çeşitli ped boyutları için uygundur (min. 0,5 mm aralık)
• Açık delik ve SMT süreçleriyle uyumlu

• Depolama Performansı:

• 12 aylık raf ömrü (RH <60%)
• Mükemmel oksidasyon direnci (48 saatlik tuz püskürtme testi)

Sınırlamalar

• İnce Perde Kısıtlamaları:

• 0,4 mm aralıklı BGA/QFN bileşenleri için uygun değildir
• İnce hatveli tasarımlar için lehim köprüleme riski

• Düzlemsellik Sorunları:

• Yüzey düzensizliği: 15-25μm (HDI montajını etkiler)
• Büyük/küçükpedler arasında 20μm'ye kadar kalınlık farkı

• Termal Stres:

• Yüksek sıcaklık prosesi (özellikle kurşunsuz) yüksek Tg'li malzemeleri etkileyebilir
• İnce levhalar için daha yüksek çarpılma riski (<0.8mm)

• Çevresel Hususlar:

• RoHS uyumlu olmayan kurşunlu HASL
• Kurşunsuz HASL daha fazla enerji tüketir (30-50°C daha yüksek sıcaklıklar)

Profesyonel HASL desteğine mi ihtiyacınız var? Topfast mühendisleri ile iletişime geçin özelleştirilmiş çözümler için

ENIG (Akımsız Nikel Daldırma Altın) Prosesi

2.1 Süreç İlkeleri

ENIG, akımsız nikel kaplama ve daldırma altın yoluyla kompozit bir koruyucu tabaka oluşturur:

• Nikel tabakası: 3-6μm (7-9% fosfor)
• Altın tabaka: 0,05-0,1μm

Anahtar Parametreler:

• Nikel banyosu sıcaklığı: 85-90°C
• Kaplama hızı: 15-20μm/saat
• Altın banyosu sıcaklığı: 80-85°C
• pH: Nikel banyosu 4.5-5.0, Altın banyosu 5.5-6.5

2.2 Avantajlar

• Mükemmel Düzlük (Ra<0,1μm):

• 0,3 mm aralıklı BGA/CSP için ideal
• Ped eşdüzlemselliği <5μm/m

• Oksidasyon Direnci:

• 18 aylık raf ömrü
• J-STD-003B Sınıf 3 sertifikalı

• Elektriksel İletkenlik:

• Altın direnci: 2,44μΩ·cm
• Temas direnci <10mΩ

2.3 Zorluklar

• Siyah Ped Sorunu:

• Nedenleri: Nikel aşırı aşındırma veya anormal fosfor içeriği
• Çözüm:Topfast’ın patentli pasivasyonu siyah ped oranını <%0,1'e düşürür

• Maliyet Faktörleri:

• Yüksek malzeme maliyetleri (altın fiyatlarındaki dalgalanma)
• Karmaşık süreç (8-10 adım)

• Lehim Bağlantı Dayanımı:

• Kırılgan Ni-Au IMC katmanı
• Çekme mukavemeti ~40-45MPa

Topfast'ın ENIG ürünü,±10% kalınlık homojenliği sağlayarak endüstrinin ±15% standartlarını aşmaktadır.

OSP (Organik Lehimlenebilirlik Koruyucu)

3.1 Süreç İlkeleri

OSP, çıplakbakır üzerinde0,2-0,5 μm kalınlığında organik bir koruyucu film oluşturur ve şunları içerir:

• Benzotriazol bileşikleri
• İmidazol bileşikleri
• Karboksilik asitler

Süreç Akışı:

1. Asit temizliği (%5 H2SO4, 2 dakika)
2. Mikro aşındırma (Na2S2O8, 1-2μm bakırın çıkarılması)
3. OSP tedavisi (40-50°C,1-2dakika)
4. Kurutma (60-80°C sıcakhava)

3.2 Avantajlar

• Uygun Maliyetli:

• HASL'den daha ucuz
• Düşük ekipman yatırımı (ENIG'nin ~1/5'i)

• Sinyal Bütünlüğü:

• Kararlı dielektrik sabiti (ΔDk <0,02)
• Yüksek frekanslı uygulamalar için ideal (>10GHz)

• Çevre Dostu:

• Ağır metal içermez
• Basitleştirilmiş atık su arıtımı

3.3 Sınırlamalar

• Lehimlenebilirlik Penceresi:

• Açıldıktan sonraki 24 saat içinde kullanılmalıdır
• Sadece 1 yeniden akış döngüsü için uygundur (ikinci yeniden akışta verim düşer)

• Denetim Zorlukları:

• Film kalınlığını optik olarak ölçmek zor
• Özel BİT tedavisi gerektirir

• Depolama Koşulları:

• Vakumlu paketleme gereklidir (RH <30%)
• Saklama sıcaklığı: 15-30°C

Topfast’ın geliştirilmiş OSP'si raf ömrünü 3 ila 6 ay arasında uzatır ve 2 yeniden akış döngüsüne dayanır.

Süreç Seçim Kılavuzu

4.1 Karşılaştırma

4.2 Tavsiyeler

• Tüketici Elektroniği:

• Kurşunsuz HASL (en iyi maliyet-performans)
• İnce aralıklı bileşenler için lehim pastası hacmini kontrol edin

• HDI Panoları:

• ENIG (üstün düzlük)
• Sıkı nikel kalite kontrolü

• Yüksek Hızlı PCB'ler:

• OSP/ENIG (daha iyi sinyal bütünlüğü)
• HASL’nin düz olmayan yüzeyinden kaçının

• Prototipleme:

• OSP (en hızlı geri dönüş)
• Zamanında montaj yapılmasını sağlayın

4.3 Topfast Yetenekleri

Eksiksiz yüzey kaplama çözümleri:

• 20 otomatikHASL hattı(500.000 m²/ay)
• 10 ENIG hattı (±%8 kalınlık homojenliği)
• 5 OSP hattı (nano-geliştirilmiş mevcut)
• 100 hat içi denetim (AOI+SPI)

PCB Yüzey Kaplama Seçim Kılavuzunu İndirin