Definition von HASL
HASL, kurz für Hot Air Solder Leveling, ist ein Verfahren, bei dem eine Schicht aus einer Zinn-Blei-Legierung auf die Oberfläche von Kupfer aufgebracht wird, um Oxidation zu verhindern und eine gute Lötbasis für nachfolgende Montageprozesse zu schaffen. Warum heißt es Hot Air Solder Leveling? Es kombiniert die Verfahren des Wellenlötens und des Heißluftnivellierens, bei denen ein eutektisches Lot in die durchkontaktierten Löcher und auf die gedruckten Leiterbahnen der Leiterplatte aufgetragen wird.
Der Prozess beginnt mit dem Auftragen von Flussmittel auf die Leiterplatte, gefolgt vom Eintauchen in das geschmolzene Lot. Schließlich wird überschüssiges Lot mit heißer Druckluft zwischen zwei Luftmessern von der Leiterplatte geblasen, wobei gleichzeitig überschüssiges Lot aus den durchkontaktierten Löchern entfernt wird. Das Ergebnis ist eine glänzende, ebene und gleichmäßige Lötbeschichtung.
Eigenschaften von HASL
Der größte Vorteil der Lötbeschichtung durch Heißluft-Lötnivellierung ist die gleichmäßige Zusammensetzung der Beschichtung, die einen vollständigen Schutz der Kanten von gedruckten Schaltungen gewährleistet. HASL ist ein kostengünstiges und ausgereiftes Verfahren mit guter Lötbarkeit. Allerdings weist seine Oberfläche nicht die Glätte von chemisch Nickel-Immersionsgold (ENIG) oder organischem Lötbarkeitsschutz (OSP) auf, sodass es im Allgemeinen nur für Lötanwendungen geeignet ist. Heißluft-Lötnivellierung ist eine bewährte Technologie, aber aufgrund ihres Einsatzes in einer dynamischen Umgebung mit hohen Temperaturen und hohem Druck kann es schwierig sein, eine stabile Qualität zu gewährleisten.
HASL-Prozess
1. Vorbereitung
Bevor der HASL-Prozess auf einer Leiterplatte durchgeführt werden kann, sind einige Vorbereitungen erforderlich. Zunächst muss die Leiterplatte gereinigt werden, um Oberflächenverschmutzungen und Fett zu entfernen. Anschließend wird eine chemische Behandlung durchgeführt, um die Haftung der Leiterplattenoberfläche zu verbessern. Zuletzt wird die Leiterplatte vorgewärmt, um die Wirksamkeit des HASL-Prozesses zu verbessern.
2. HASL
Sobald die Vorbereitung abgeschlossen ist, kann die Leiterplatte dem HASL-Prozess unterzogen werden. Bei HASL wird geschmolzenes Lot auf die Oberfläche der Leiterplatte aufgetragen. HASL kann manuell oder mit einer automatischen HASL-Maschine durchgeführt werden. Während des Prozesses ist es wichtig, die Dicke und Gleichmäßigkeit der Lötbeschichtung zu kontrollieren, um eine gute Lötbarkeit und Korrosionsbeständigkeit der Leiterplattenoberfläche zu gewährleisten.
3. Trocknen
Nach Abschluss des HASL-Prozesses muss die Leiterplatte getrocknet werden. Durch das Trocknen kann sich die Zinnbeschichtung gleichmäßig auf der Oberfläche der Leiterplatte kristallisieren, wodurch die Lötleistung und die Korrosionsbeständigkeit der Leiterplattenoberfläche verbessert werden. Die Trocknungstemperatur und -zeit müssen entsprechend dem Leiterplattenmaterial und der Zinnschichtdicke angepasst werden.
4. Inspektion
Nach Abschluss des HASL-Prozesses muss die Leiterplatte einer Inspektion unterzogen werden. Die Inspektion kann durch Sichtprüfung, Röntgenprüfung, Mikroskopie usw. durchgeführt werden. Der Zweck der Inspektion besteht darin, sicherzustellen, dass die Lötbeschichtung auf der Leiterplattenoberfläche gleichmäßig und frei von Mängeln ist und den relevanten Normen und Anforderungen entspricht.
Bleifreies HASL und bleihaltiges HASL
Bleifreies HASL:
Bleifreies HASL ist ein umweltfreundliches Verfahren mit minimalen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit. Es wird derzeit als bevorzugte Methode empfohlen. Bleifreies HASL enthält Blei in einer Konzentration von maximal 0,5. Es hat einen höheren Schmelzpunkt, was zu stärkeren Lötstellen führt.
Bleihaltiges HASL:
Bleihaltiges HASL enthält sowohl Blei als auch Zinn. Das Blei verbessert die Aktivität des Lötmittels während des Lötvorgangs. Es bietet im Vergleich zu bleifreiem HASL eine bessere mechanische Festigkeit und Helligkeit.
Vor- und Nachteile von HASL
Vorteile des Heißluft-Lötverfahrens (HASL):
- Die Lötbeschichtung weist eine hervorragende Konsistenz und Lötbarkeit auf.
- Die vollständige Abdeckung der Seitenkanten des Drahtes verlängert die Lebensdauer der Leiterplatte (PCB) und erhöht ihre Zuverlässigkeit.
- Flexibilität bei der Steuerung der Dicke der Lötbeschichtung.
- Beseitigt Probleme wie Lötbrücken und Probleme mit der Lötmaske.
Nachteile des Heißluft-Lötverfahrens (HASL):
- Verunreinigung des Kupfers durch das Lötbad, was zu einer verminderten Lötbarkeit führt.
- Es ist Blei enthalten, das für Mensch und Umwelt schädlich ist.
- Hohe Produktionskosten.
- Möglichkeit der Verformung und Verzug der Leiterplatte.
Parameter von HASL
| Attributes | Values | Recommendation |
|---|---|---|
| Copper Removal Bath Temp. | 195±5℃ | |
| Solder Pot Temp. | 230～260℃ | 245-250℃ |
| Agitation Bath Temp. | 240±20℃ | |
| Solder Immersion Time | 1~6 Sec | 2~3 Sec |
| Air Knife Temp. | 220～260℃ | |
| Air Knife Angle | 4~8 | Front: 4, Rear: 8 |
| Air Pressure | 1.0～4.0kg／cm^2 | 3kg/cm^2 |
| Air Storage Cylinder Press. | 6.5～7.5kg／cm^2 | 7.0kg/cm^2 |
| Air Jetting Time | 2±1sec | |
| Arm Lifting Speed | Within 1 sec during air jetting time setting | |
| Tin Content in Lead-Tin | 60～64％ | |
| Alloy Copper Content in Lead-Tin | Less than 0.3％ | |
| Front and Rear Air Knife Distance from Fixture | 2~6mm | 4mm |
