عمليات HASL ثنائي الفينيل متعدد الكلور HASL وعمليات HASL الخالية من الرصاص

عملية HASL

تعد عملية تسوية اللحام بالهواء الساخن (HASL) واحدة من أكثر عمليات المعالجة السطحية الكلاسيكية والفعالة من حيث التكلفة في تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور وتلعب دورًا مهمًا في صناعة تصنيع الإلكترونيات. تتضمن هذه العملية تغطية السطح النحاسي بطبقة من سبائك القصدير والرصاص لتوفير أداء لحام موثوق به وحماية من الأكسدة لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

1.1 الاختلافات بين HASL و HASL الخالي من الرصاص

تعد تقنية HASL (تسوية اللحام بالهواء الساخن) واحدة من أكثر تقنيات المعالجة السطحية كلاسيكية وفعالة من حيث التكلفة في تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور. تقوم هذه العملية بتغطية أسطح النحاس بطبقة من سبائك القصدير والرصاص لتوفير قابلية لحام موثوقة ومقاومة للأكسدة. ومع زيادة المتطلبات البيئية، أصبحت HASL الخالية من الرصاص معيار الصناعة.

اختلافات تركيبة المواد:

• يستخدم HASL التقليدي سبيكة Sn63/Pb37 (63٪ قصدير + 37٪ رصاص)، نقطة الانصهار: 183 درجة مئوية
• يستخدم HASL الخالي من الرصاص في المقام الأول:
• SAC305 (96.5٪ قصدير + 3٪ فضة + 0.5٪ نحاس)، نقطة الانصهار: 217-220 درجة مئوية
• SnCu0.7 (99.3٪ قصدير + 0.7٪ نحاس)، نقطة الانصهار: 227 درجة مئوية
• القصدير النقي (Sn100)، نقطة الانصهار: 232 درجة مئوية

مقارنة خصائص العملية:

اختلافات الأداء العملي:

• قابلية اللحام:

• يوفر HASL المحتوي على الرصاص نشاط لحام أفضل مع وقت ترطيب أقصر (1-2 ثانية)
• يتطلب HASL الخالي من الرصاص تدفقًا أقوى وتحكمًا أكثر إحكامًا في درجة الحرارة

• الموثوقية:

• تُظهر وصلات اللحام المحتوية على الرصاص مقاومة أفضل للإجهاد الحراري (دورات حرارة أكثر)
• تحافظ وصلات اللحام الخالية من الرصاص على قوة ميكانيكية أعلى بعد التقادم طويل الأمد

• نافذة العملية:

• يتميز HASL المحتوي على الرصاص بنطاق عملية أوسع (±10 درجة مئوية)
• يتطلب HASL الخالي من الرصاص تحكمًا أكثر دقة في درجة الحرارة (±3 درجات مئوية)

نصيحة احترافية: يعمل Topfast على تحسين معلمات HASL الخالية من الرصاص لتحقيق إنتاجية لحام بنسبة 99.5% مع تلبية معايير IPC-6012 من الفئة 3.

1.2 تدفق عملية HASL الأساسية

وباعتبارها شركة محترفة في تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور، تستخدم Topfast خطوط إنتاج مؤتمتة بالكامل من خلال عمليات موحدة صارمة:

1.2.1 مرحلة ما قبل المعالجة

• التنظيف الكيميائي:
• منظف حمضي (درجة الحموضة 2-3) يزيل أكاسيد النحاس
• التحكم في درجة الحرارة: 40-50 درجة مئوية، المدة: 2-3 دقائق
• يضمن النقش الدقيق خشونة السطح Ra 0.3-0.5μm
• الشطف:
• شطف ثلاثي المراحل بتيار معاكس (مقاومة الماء DI >15MΩ·cm)
• التجفيف بالهواء الساخن (60-80 درجة مئوية)

1.2.2.2 تطبيق التدفق

• طرق التطبيق:
• رغوة (تقليدية): سمك التدفق 0.01-0.03 مم
• رش (متطور):أكثر اتساقًا، استهلاك تدفق أقل بنسبة 30%
• أنواع التدفق:
• لا يحتوي على الصنوبري غير النظيف (ROH)
• المحتوى الصلب: 8-12%، القيمة الحمضية: 35-45 مجم كوه/ج

1.2.3 الخطوات الأساسية لتسوية الهواء الساخن

• التسخين المسبق:

• الرصاص: 130-140 درجة مئوية
• خالية من الرصاص: 150-160 درجة مئوية
• المدة: 60-90 ثانية

• غمس اللحام:

• درجة حرارة وعاء اللحام:
  • الرصاص: 210±5 درجة مئوية
  • خالية من الرصاص: 250±5 درجة مئوية
• وقت البقاء: 2-4 ثوانٍ (بدقة ±0.5 ثانية)
• عمق الغمر: 3-5 مم

• تسوية الهواء الساخن:

• معلمات سكين الهواء:
  • الضغط: 0.3-0.5 ميجا باسكال
  • درجة الحرارة: 300-350 درجة مئوية
  • الزاوية: ميل لأسفل بزاوية 4 درجات
  • سرعة الهواء: 20-30 م/ثانية
• وقت المعالجة: 1-2 ثانية

• التبريد:

• تبريد الهواء القسري (معدل: 2-3 درجات مئوية/ثانية)
• درجة الحرارة النهائية <60 درجة مئوية

1.2.4 فحص الجودة

• الهيئة العربية للتصنيع عبر الإنترنت (تغطية 100%):
• فحص سماكة اللحام (1-40μm)
• اكتشاف العيوب السطحية (كرات اللحام، النحاس المكشوف، إلخ)
• اختبارات أخذ العينات:
• اختبار قابلية اللحام (245 درجة مئوية، 3 ثوانٍ)
• اختبار الالتصاق (طريقة الشريط اللاصق)

طفرة تكنولوجية: تقلل عملية HASL الخالية من الرصاص المحمية بالنيتروجين في Topfast&8217 من أكسدة اللحام من 5% إلى 1.5%، مما يحسن بشكل كبير من إنتاجية اللحام.

1.3 مزايا العملية وحدودها

المزايا

• كفاءة التكلفة:

• استثمار منخفض في المعدات (حوالي 1/3 من ENIG)
• وفورات كبيرة في تكلفة المواد (40-60% أرخص من ENIG)

• موثوقية اللحام:

• يتحمل أكثر من 3 دورات إعادة تدفق (ذروة 260 درجة مئوية)
• قوة الشد العالية للمفصل (رصاصية: 50-60 ميجا باسكال؛ خالية من الرصاص: 55-65 ميجا باسكال)

• قابلية التطبيق على نطاق واسع:

• ملائمة لمختلف أحجام الوسائد (درجة ميل 0.5 مم كحد أدنى)
• متوافق مع العمليات عبر الفتحات وعمليات SMT

• أداء التخزين:

• مدة الصلاحية 12 شهرًا (رطوبة نسبية و60%)
• مقاومة ممتازة للأكسدة (اختبار رش الملح لمدة 48 ساعة)

القيود

• القيود الدقيقة:

• غير مناسبة لمكونات BGA/QFN ذات درجة 0.4 مم
• مخاطر تجسير اللحام للتصميمات ذات المسافات الدقيقة

• مشكلات الاستواء:

• تفاوت السطح: 15-25μm (يؤثر على تجميع HDI)
• تفاوت في السماكة يصل إلى 20 ميكرومتر بين الوسادات الكبيرة/الصغيرة

• الإجهاد الحراري:

• قد تؤثر العملية ذات درجة الحرارة العالية (خاصةً الخالية من الرصاص) على المواد ذات درجة الحرارة العالية
• مخاطر اعوجاج أعلى للألواح الرقيقة (0.8 مم)

• الاعتبارات البيئية:

• رصاص HASL غير متوافق مع معايير السلامة والصحة المهنية
• يستهلك HASL الخالي من الرصاص مزيدًا من الطاقة (درجات حرارة أعلى بمقدار 30-50 درجة مئوية)

هل تحتاج إلى دعم احترافي في HASL؟ اتصل بمهندسي توب فاست للحلول المخصصة

عملية الذهب المغمور بالنيكل عديم النيكل الكهربائي (ENIG)

2.1 مبادئ العملية

تشكّل ENIG طبقة واقية مركبة من خلال الطلاء بالنيكل عديم الإلكتروليت والذهب المغمور:

• طبقة النيكل: 3-6 ميكرومتر (7-9٪ فوسفور)
• طبقة الذهب: 0.05-0.1μm

المعلمات الرئيسية:

• درجة حرارة حمام النيكل: 85-90 درجة مئوية
• معدل الطلاء: 15-20μm/h
• درجة حرارة حمام الذهب: 80-85 درجة مئوية
• الأس الهيدروجيني: حمام النيكل 4.5-5.0، حمام الذهب 5.5-6.5

2.2 المزايا

• تسطيح رائع (Ra<0.1μm):

• مثالية لـ BGA/CSP بدرجة 0.3 مم
• توازي الوسادة <5μm/m

• مقاومة الأكسدة:

• مدة الصلاحية 18 شهراً
• معتمد من الفئة 3 J-STD-003B معتمد من J-STD-003B

• التوصيل الكهربائي:

• مقاومة الذهب: 2.44μΩ·cm
• مقاومة التلامس <10mΩ

2.3 التحديات

• مشكلة الوسادة السوداء:

• الأسباب: الإفراط في نقش النيكل أو محتوى الفوسفور غير الطبيعي
• الحل:تخميل Topfast&8217 الحائز على براءة اختراع يقلل من معدل الوسادة السوداء إلى 0.1%

• عوامل التكلفة:

• ارتفاع تكاليف المواد (تقلب أسعار الذهب)
• عملية معقدة (8-10 خطوات)

• قوة وصلة اللحام:

• هشاشة طبقة Ni-Au IMC
• قوة الشد ~ 40-45 ميجا باسكال

تحقق تقنية ENIG من Topfast توحيدًا في السماكة بنسبة ±10٪، متجاوزةً معايير الصناعة البالغة ±15٪.

OSP (مادة حافظة لقابلية اللحام العضوية)

3.1 مبادئ العملية

يشكل OSP طبقة واقية عضوية بسماكة 0.2-0.5 ميكرومتر على النحاس العاري، تحتوي على:

• مركبات البنزوتريازول
• مركبات إيميدازول
• الأحماض الكربوكسيلية

تدفق العملية:

1. التنظيف الحمضي (5% H2SO4، 2 دقيقة)
2. الحفر الدقيق (Na2S2O8، إزالة 1-2μm من النحاس)
3. معالجة OSP (40-50 درجة مئوية، 1-2 دقيقة)
4. التجفيف (هواء ساخن بدرجة حرارة 60-80 درجة مئوية)

3.2 المزايا

• فعالة من حيث التكلفة:

• أرخص بنسبة 60% من HASL
• استثمار منخفض في المعدات (حوالي 1/5 من ENIG)

• تكامل الإشارة:

• ثابت ثابت كهربائي (ΔDk <0.02)
• مثالية للتطبيقات عالية التردد (> 10 جيجا هرتز)

• صديقة للبيئة:

• لا توجد معادن ثقيلة
• معالجة مبسطة لمياه الصرف الصحي

3.3 القيود

• نافذة قابلية اللحام:

• يجب استخدامه خلال 24 ساعة من فتحه
• مناسب لدورة إعادة إنحسران واحدة فقط (ينخفض الإنتاجية بنسبة 30% عند إعادة الإنحسران الثانية)

• صعوبات التفتيش:

• يصعب قياس سُمك الفيلم بصريًا
• تتطلب معالجة خاصة بتكنولوجيا المعلومات والاتصالات

• ظروف التخزين:

• مطلوب تغليف مفرغ من الهواء (رطوبة نسبية و30%)
• درجة حرارة التخزين: 15-30 درجة مئوية

يعمل نظام Topfast&8217 المحسّن على إطالة العمر الافتراضي من 3 إلى 6 أشهر ويتحمل دورتي إعادة التدفق.

دليل اختيار العملية

4.1 المقارنة

4.2 التوصيات

• الإلكترونيات الاستهلاكية:

• خط إنتاج عالي الكثافة خالٍ من الرصاص (أفضل أداء من حيث التكلفة)
• التحكم في حجم معجون اللحام للمكونات ذات الرتبة الدقيقة

• لوحات HDI:

• ENIG (التسطيح الفائق)
• رقابة صارمة على جودة النيكل

• مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالية السرعة:

• OSP/ENIG (تكامل إشارة أفضل)
• تجنب سطح HASL&8217 غير المستوي

• النماذج الأولية:

• برنامج OSP (أسرع تحول (OSP)
• ضمان التجميع في الوقت المناسب

4.3 قدرات السرعة القصوى

حلول كاملة لتشطيب السطح بالكامل:

• 20 خط إنتاج آلي HASL (500,000 متر مربع/شهر)
• 10 خطوط ENIG (توحيد السماكة ±8٪)
• 5 خطوط OSP (متوفرة محسنة النانو)
• فحص مضمن بنسبة 100% (AOI+SPI)

تنزيل دليل اختيار الطلاء النهائي لسطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور