W branży produkcji elektroniki proces lutowania odgrywa kluczową rolę w zapewnieniu jakości i niezawodności produktu. Lutowanie na gorąco (HASL), jako powszechna technika obróbki powierzchni, jest szeroko stosowane w produkcji płytek PCB. Niniejszy artykuł zgłębia klasyfikację, zalety i wady procesu HASL, a także jego zastosowania we współczesnej produkcji elektroniki i potencjalne wyzwania, jakie może on napotkać.Przegląd HASL (wyrównywania lutów gorącym powietrzem)
HASL (Hot Air Solder Leveling) to proces termicznego wyrównywania lutu powszechnie stosowany w produkcji elektronicznej, szczególnie w obróbce powierzchniowej płytek drukowanych (PCB). Proces ten polega na nałożeniu lutu (zwykle stopu cyny i ołowiu) na pola lutownicze płytki PCB, a następnie stopieniu lutu poprzez ogrzewanie i sprężone powietrze w celu utworzenia gładkiej warstwy powierzchniowej. Pomaga to poprawić jakość lutowania, zapobiega utlenianiu i zapewnia niezawodne połączenia do montażu komponentów elektronicznych. Proces HASL można zastosować do dwóch różnych rodzajów lutu: ołowiowego HASL i bezołowiowego HASL . Ołów HASL wykorzystuje stop cyny i ołowiu, podczas gdy bezołowiowy HASL wykorzystuje bezołowiowy lut, aby spełnić przepisy środowiskowe, takie jak norma RoHS. Pomimo że HASL ma długą historię w produkcji elektronicznej, wraz z postępem technologicznym, stopniowo zaczęto stosować nowe procesy obróbki powierzchni, takie jak bezołowiowy HASL i bezprądowe niklowanie zanurzeniowe (ENIG) .
Przebieg procesu HASL (wyrównywanie lutu gorącym powietrzem)
Przygotowanie podkładki:
Pierwszym etapem procesu HASL jest przygotowanie padów. Pady to kluczowe obszary do łączenia elementów elektronicznych, a ich powierzchnie muszą być starannie przygotowane, aby zapewnić dobrą jakość lutowania. Zazwyczaj w procesie produkcyjnym powierzchnie padów poddawane są procesowi odtleniania w celu usunięcia tlenków i zanieczyszczeń, co zapewnia lepszą lutowalność.Pasta lutownicza do powlekania:
Po przygotowaniu pól lutowniczych na powierzchni płytki PCB, nałóż roztopioną pastę lutowniczą Sn/Pb. Pasta ta staje się płynna w wysokich temperaturach, umożliwiając równomierne pokrycie powierzchni pól lutowniczych i wypełnienie otworów przelotowych. Skład pasty lutowniczej ma kluczowe znaczenie, ponieważ bezpośrednio wpływa na wydajność i niezawodność lutowania.Ogrzewanie i poziomowanie:
Po nałożeniu lutu na pady i otwory przelotowe rozpoczyna się proces nagrzewania i poziomowania. Zazwyczaj polega on na podgrzaniu lutu gorącym powietrzem lub azotem, co powoduje jego topnienie i upłynnienie. Jednocześnie sprężone powietrze jest używane do równomiernego rozprowadzenia lutu, zapewniając w ten sposób płaską powierzchnię. Proces ten pomaga wyeliminować nierówności lutu i zapewnia równomierne pokrycie powierzchni padów.Powstawanie związków międzymetalicznych miedzi i cyny:
Podczas procesu upłynniania lutu zachodzi reakcja między cyną w lutowiu a miedzią na polu lutowniczym, w wyniku której powstają związki międzymetaliczne miedzi i cyny (Cu-Sn). Te związki międzymetaliczne charakteryzują się doskonałą niezawodnością i przewodnością, zwiększając wytrzymałość i trwałość połączenia lutowanego.Chłodzenie i krzepnięcie:
Po zakończeniu procesu nagrzewania i poziomowania, lut stopniowo schładza się i twardnieje. Dzięki temu lut zapewnia stabilne podparcie i połączenia podczas łączenia elementów, gwarantując tym samym długotrwałą niezawodność produktu.Zalety HASL (wyrównywania lutów gorącym powietrzem)
Metoda HASL (Hot Air Solder Leveling) ma kilka godnych uwagi zalet.Niski koszt:
W porównaniu do innych skomplikowanych procesów lutowania, technika HASL jest ekonomiczna i nadaje się do produkcji na dużą skalę.Proces dojrzały:
Metoda HASL jest stosowana w branży produkcji urządzeń elektronicznych od wielu lat, a jej proces jest stosunkowo stabilny i łatwy do opanowania.Wysoka odporność na utlenianie:
Pokryta lutem powierzchnia punktu lutowniczego po procesie HASL skutecznie zapobiega utlenianiu powierzchni miedzi, zwiększając tym samym niezawodność połączeń lutowanych.Doskonała lutowalność:
Powierzchnia po procesie HASL charakteryzuje się dobrą lutowalnością, co ułatwia lutowanie elementów montowanych powierzchniowo i innych połączeń.Wady HASL (wyrównywania lutów gorącym powietrzem)
Proces HASL (Hot Air Solder Leveling) ma jednak również pewne wady, które mogą ujawnić się w niektórych specyficznych scenariuszach zastosowań. Zjawisko tombstoningu: Po lutowaniu powierzchnia pola lutowniczego może ulec zapadnięciu, co może negatywnie wpłynąć na niezawodność połączenia lutowniczego. Podstawową przyczyną tombstoningu jest nierównomierny skurcz podczas krzepnięcia lutu, spowodowany napięciem powierzchniowym lutu. Czynniki takie jak nierównomierny rozkład temperatury, skład lutu, konstrukcja pola lutowniczego i niewłaściwa kontrola parametrów procesu mogą prowadzić do nierównomiernego skurczu lutu podczas chłodzenia, skutkując wgłębieniem w jego środku, czyli tzw. tombstoningiem.
Niedostateczna płaskość: Proces lutowania metodą HASL może skutkować stosunkowo niską płaskością powierzchni pól lutowniczych, co może stanowić wyzwanie w przypadku precyzyjnych zastosowań w podzespołach elektronicznych, wymagających wysokiej płaskości pól lutowniczych. Wyzwania związane z montażem SMT: W przypadku bardziej precyzyjnych pól lutowniczych, takich jak układy BGA (Ball Grid Arrays), proces poziomowania lutu gorącym powietrzem (HASL) może nie być odpowiedni ze względu na wyższe napięcie powierzchniowe, co może utrudniać układanie podzespołów.
Obszary zastosowań HASL (wyrównywanie lutów gorącym powietrzem).
Metoda HASL ma szerokie zastosowanie w produkcji elektroniki, szczególnie w produkcji urządzeń elektronicznych średniej i niskiej klasy, takich jak sprzęt AGD i elektronika użytkowa. Jej niski koszt i zaawansowany proces zapewniają przewagę konkurencyjną w produkcji na dużą skalę. Proces HASL jest szeroko stosowany w różnych sektorach, w tym w sprzęcie AGD, elektronice użytkowej, oświetleniu LED, urządzeniach automatyki przemysłowej, elektronice samochodowej i innych.sprzęt AGD
W sektorze AGD, elektroniczne płytki sterujące i inne podzespoły elektroniczne często wymagają lutowania w produktach takich jak kuchenki mikrofalowe, lodówki i pralki. Niska cena i zaawansowany proces lutowania na gorąco (HASL) sprawiają, że jest to powszechny wybór w produkcji tych produktów. Ze względu na stosunkowo niskie wymagania dotyczące lutowania, proces HASL może spełnić ich wymagania dotyczące niezawodności i wydajności.
Produkty elektroniki użytkowej
Produkty elektroniki użytkowej, takie jak telefony komórkowe, tablety i głośniki, wymagają znacznej liczby połączeń elektronicznych, w tym różnych komponentów i złączy lutowanych na płytkach drukowanych. Technologia natryskiwania cyny jest odpowiednia do produkcji tych produktów średniej i niskiej klasy, zapewniając wystarczającą niezawodność przy jednoczesnym utrzymaniu kontroli kosztów.
Produkty oświetleniowe LED
Oprawy LED zazwyczaj zawierają obwody zasilania, obwody sterujące itp., a te elementy elektroniczne wymagają lutowania w celu połączenia. Właściwości antyoksydacyjne procesu lutowania mogą skutecznie wydłużyć żywotność opraw LED, jednocześnie spełniając wymogi dotyczące opłacalności.
Sprzęt automatyki przemysłowej
Systemy sterowania w urządzeniach automatyki przemysłowej często wymagają lutowania podzespołów elektronicznych, takich jak sterowniki PLC (programowalne sterowniki logiczne) itp. Proces lutowania może stanowić ekonomiczne rozwiązanie spawalnicze dla tych urządzeń, gwarantując ich stabilność i wydajność.
Elektronika samochodowa
Elektronika samochodowa to również kluczowy obszar zastosowań. Nowoczesne pojazdy wykorzystują znaczną liczbę elektronicznych jednostek sterujących i czujników, co wymaga niezawodnych połączeń elektronicznych. W przypadku niektórych samochodowych produktów elektronicznych ze średniej i niskiej półki cenowej, proces lutowania może spełnić wymagania produkcyjne, jednocześnie obniżając koszty produkcji.
Wyzwania związane z HASL (poziomowaniem lutów na gorąco)
Ciągły rozwój technologii elektronicznej stawia przed procesem lutowania również pewne wyzwania.- Wraz ze wzrostem restrykcji przepisów dotyczących ochrony środowiska, stosowanie lutowania bezołowiowego stanie się trendem. Jednak parametry tego procesu wymagają wyższego poziomu precyzji, aby zapewnić jakość spawania.
- Biorąc pod uwagę specyfikę procesu lutowania, konieczna jest optymalizacja konstrukcji punktów lutowniczych w celu ograniczenia występowania mostków lutowniczych, a także zwiększenia niezawodności połączeń lutowanych.
- W przypadku zastosowań obejmujących precyzyjne podzespoły elektroniczne konieczne może okazać się wprowadzenie udoskonaleń w procesie lutowania, aby spełnić wymagania dotyczące np. płaskości padów.
HASL, jako powszechny proces obróbki powierzchni, odgrywa znaczącą rolę w produkcji elektroniki. Jego niski koszt i dojrzałość dają mu przewagę w produkcji masowej, ale wymaga również optymalizacji konstrukcji padów i parametrów procesu, aby sprostać zmieniającym się potrzebom w zakresie produkcji elektroniki. Biorąc pod uwagę wymogi środowiskowe i postęp technologiczny, oczekuje się, że proces natryskowego cynowania będzie się nadal rozwijał i rozszerzał w przyszłości.
Dzięki wsparciu SprintPCB realizacja Twojej wizji projektu PCB nigdy nie była łatwiejsza. Niezależnie od tego, czy jesteś początkującym, czy doświadczonym inżynierem, zapewniamy wysokiej jakości i wydajne rozwiązania w zakresie produkcji PCB. Odwiedź naszą oficjalną stronę internetową, aby dowiedzieć się więcej o naszych usługach i pozwolić nam współpracować przy realizacji Twojego kolejnego wyjątkowego projektu!
Budynek A19 i C2, dzielnica Fuqiao nr 3, ulica Fuhai, dzielnica Bao'an, Shenzhen, Chiny 
+86 0755 2306 7700
Język
