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      技術工藝

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      錫膏使用常見工藝問題及分析(下)

      發布時間:2018-04-27 點擊量:1906

      焊接角焊接抬起

      焊接角縫抬起指在波峰焊接后引線和焊接角焊縫從具有細微電路間距的四芯線組扁平集成電路(QFP)的焊點上完全抬起來,特別是在元件棱角附近的地方,一個可能的原因是在波峰焊前抽樣檢測時加在引線上的機械應力,或者是在處理電路板時掃受到的機械損壞。在波峰焊前抽樣檢測時,用一個鑷子劃過QFP元件的引線,以確定是否所有的引線在軟溶烘烤時都焊上了;其結果是產生了沒有對準的焊趾,這可在從上向下觀察看到,如果板的下面加熱在焊接區/角焊縫的間界面上引起了部分二次軟熔,那么,從電路板抬起引線和角焊縫能夠減輕內在的應力,防止這個問題的一個辦法是在波峰焊之后(而不是在波峰焊之前)進行抽樣檢查。

       

      豎碑(Tombstoning)

      豎碑(Tombstoning)是指無引線元件(如片式電容器或電阻)的一端離開了襯底,甚至整個元件都支在它的一端上。

      Tombstoning也稱為Manhattan效應、Drawbridging效應或Stonehenge效應,它是由軟熔元件兩端不均勻潤滑而引起的;因此,熔融焊料的不夠均衡的表面張力拉力就施加在元件的兩端上,隨著SMT小型化的進展,電子元件對這個問題也變得越來越敏感。

      此種狀況形成的原因:

      1、加熱不均勻;

      2、元件問題:外形差異、重量太輕、可焊性差異;

      3、基板材料導熱性差,基板的厚度均勻性差;

      4、焊盤的熱容量差異較大,焊盤的可焊性差異較大;

      5、錫膏中助焊劑的均勻性差或活性差,兩個焊盤上的錫膏厚度差異較大,錫膏太厚,印刷精度差,錯位嚴重;

      6、預熱溫度太低;

      7、帖裝精度差,元件偏移嚴重。

       

      Ball Grid Array(BGA)成球不良

      BGA成球常遇到諸如未焊滿,焊球不對準,焊球漏失以及焊料量不足等缺陷,這通常是由于軟熔時對球體的固定力不足或自定力不足而引起。固定力不足可能是由低粘稠,高阻擋厚度或高放氣速度造成的;而自定力不足一般由焊劑活性較弱或焊料量過低而引起。

      BGA成球作用可通過單獨使用焊膏或者將焊料球與焊膏以及焊料球與焊劑一起使用來實現;正確的可行方法是將整體預成形與焊劑或焊膏一起使用。最通用的方法看來是將焊料球與焊膏一起使用,利用錫6263球焊的成球工藝產生了極好的效果。在使用焊劑來進行錫62或錫63球焊的情況下,缺陷率隨著焊劑粘度,溶劑的揮發性和間距尺寸的下降而增加,同時也隨著焊劑的熔敷厚度,焊劑的活性以及焊點直徑的增加而增加,在用焊膏來進行高溫熔化的球焊系統中,沒有觀察到有焊球漏失現象出現,并且其對準確度隨焊膏熔敷厚度與溶劑揮發性,焊劑的活性,焊點的尺寸與可焊性以及金屬負載的增加而增加,在使用錫63焊膏時,焊膏的粘度,間距與軟熔截面對高熔化溫度下的成球率幾乎沒有影響。在要求采用常規的印刷釋放工藝的情況下,易于釋放的焊膏對焊膏的單獨成球是至關重要的。整體預成形的成球工藝也是很的發展前途的。減少焊料鏈接的厚度與寬度對提高成球的成功率也是相當重要的。

       

      形成孔隙

      形成孔隙通常是一個與焊接接頭的相關的問題。尤其是應用SMT加工過程來軟熔焊膏的時候,在采用無引線陶瓷芯片的情況下,絕大部分的大孔隙(>0.0005英寸/0.01毫米)是處于LCCC焊點和印刷電路板焊點之間,與此同時,LCCC城堡狀物附近的角焊縫中,僅有很少量的小孔隙,孔隙的存在會影響焊接接頭的機械性能,并會損害接頭的強度,延展性和疲勞壽命,這是因為孔隙的生長會聚結成可延伸的裂紋并導致疲勞,孔隙也會使焊料的應力和協變增加,這也是引起損壞的原因。此外,焊料在凝固時會發生收縮,焊接電鍍通孔時的分層排氣以及夾帶焊劑等也是造成孔隙的原因。

       

      在焊接過程中,形成孔隙的械制是比較復雜的,一般而言,孔隙是由軟熔時夾層狀結構中的焊料中夾帶的焊劑排氣而造成的孔隙的形成主要由金屬化區的可焊性決定,并隨著焊劑活性的降低,粉末的金屬負荷的增加以及引線接頭下的覆蓋區的增加而變化,減少焊料顆粒的尺寸僅能稍許增加孔隙。此外,孔隙的形成也與焊料粉的聚結和消除固定金屬氧化物之間的時間分配有關。焊膏聚結越早,形成的孔隙也越多。通常,大孔隙的比例隨總孔隙量的增加而增加,與總孔隙量的分析結果所示的情況相比,那些有啟發性的引起孔隙形成因素將對焊接接頭的可靠性產生更大的影響。

       

      控制孔隙形成的方法包括:

      1、改進元件/衫底的可焊性;

      2、采用具有較高助焊活性的焊劑;

      3、減少焊料粉狀氧化物;

      4、采用惰性加熱氛;

      5、減緩軟熔前的預熱過程。

       

              與上述情況相比,在BGA裝配中孔隙的形成遵照一個略有不同的模式一般說來,在采用錫63焊料塊的BGA裝配中孔隙主要是在板級裝配階段生成的,在預鍍錫的印刷電路板上,BGA接頭的孔隙量隨溶劑的揮發性,金屬成分和軟熔溫度的升高而增加,同時也隨粉粒尺寸的減少而增加;這可由決定焊劑排出速度的粘度來加以解釋,按照這個模型,在軟熔溫度下有較高粘度的助焊劑介質會妨礙焊劑從熔融焊料中排出,因此,增加夾帶焊劑的數量會增大放氣的可能性,從而導致在BGA裝配中有較大的孔隙度,在不考慮固定的金屬化區的可焊性的情況下,焊劑的活性和軟熔氣氛對孔隙生成的影響似乎可以忽略不計,大孔隙的比例會隨總孔隙量的增加而增加,這就表明,與總孔隙量分析結果所示的情況相比,在BGA中引起孔隙生成的因素對焊接接頭的可靠性有更大的影響,這一點與在SMT工藝中空隙生成的情況相似。

      總結

      焊膏的回流焊接是SMT裝配工藝中的主要的板極互連方法,影響回流焊接的主要問題包括:底面元件的固定、未焊滿、斷續潤濕、低殘留物、間隙、焊料成球、焊料結珠、焊接角焊縫抬起、TombstoningBGA成球不良、形成孔隙等,問題還不僅限于此,在本文中未提及的問題還有浸析作用,金屬間化物,不潤濕,歪扭,無鉛焊接等,只有解決了這些問題,回流焊接作為一個重要的SMT裝配方法,才能在超細微間距的時代繼續成功地保留下去。

       

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