關(guān)于焊錫膏常見(jiàn)問(wèn)題的分析，我們需要先來(lái)了解一下焊錫膏的技術(shù)，焊錫膏是用在SMT安裝技能中的首要板級(jí)互連辦法，使用的焊錫技術(shù)是回流焊。這種焊錫技術(shù)把所需要的焊接特性極好地將器件聯(lián)系在一起，這些特性包含易于加工、對(duì)各種SMT規(guī)劃有廣泛的兼容性，具有很高的焊接可靠性以及成本低等；然而，在回流焊接被用作為最首要的SMT元件級(jí)和板級(jí)互連辦法的時(shí)候，它也受到請(qǐng)求進(jìn)一步改善焊接功能的挑戰(zhàn)，事實(shí)上，回流焊接技能能否經(jīng)受住這一挑戰(zhàn)將決定焊錫膏能否繼續(xù)作為首要的SMT焊接材料。尤其是在超纖細(xì)距離技能不斷取得進(jìn)展的狀況之下。下面我們將探討影響改善回流焊接功能的幾個(gè)首要常見(jiàn)問(wèn)題，為發(fā)激發(fā)工業(yè)界研究出處理這一課題的新辦法，我們分別對(duì)每個(gè)問(wèn)題簡(jiǎn)要介紹如下：
第一：底面元件固定的常見(jiàn)問(wèn)題
雙面回流焊接已選用多年，在此，先對(duì)第一面進(jìn)行錫膏印刷布線，裝置元件和軟熔，然后翻過(guò)來(lái)對(duì)電路板的另一面進(jìn)行加工處理，為了更加節(jié)約起見(jiàn)，某些技能省去了對(duì)第一面的軟熔，而是同時(shí)軟熔頂面和底面，典型的例子是電路板底面上僅裝有小的元件，如芯片電容器和芯片電阻器，因?yàn)橛∷㈦娐钒澹≒CB）的規(guī)劃越來(lái)越復(fù)雜，裝在底面上的元件也越來(lái)越大，結(jié)果軟熔時(shí)元件掉落成為一個(gè)首要的疑問(wèn)。明顯，元件掉落表象是因?yàn)檐浫蹠r(shí)熔化了的焊錫膏對(duì)元件的垂直固定力缺乏，而垂直固定力缺乏可歸因于元件分量添加，元件的可焊性差，焊劑的潮濕性或焊料量缺乏等。其間，第一個(gè)要素是最根本的原因。假如在對(duì)后邊的三個(gè)要素加以改善后仍有元件掉落表象存在，就必須使用SMT粘結(jié)劑。明顯，使用粘結(jié)劑將會(huì)使軟熔時(shí)元件自對(duì)準(zhǔn)的效果變差。
第二：未焊滿(mǎn)的問(wèn)題
未焊滿(mǎn)是在相鄰的引線之間構(gòu)成焊橋。通常，所有能導(dǎo)致焊錫膏坍落的要素都會(huì)致使未焊滿(mǎn)，這些要素包含：
1，升溫速度太快問(wèn)題；
2，焊錫膏的觸變功能太差或是焊錫膏的粘度在剪切后恢復(fù)太慢；
3，金屬負(fù)荷或固體含量太低的問(wèn)題；
4，粉料粒度分布太廣；
5；助焊劑外表張力太小。
但是，坍落這種常見(jiàn)的情況并非必然導(dǎo)致未焊滿(mǎn)，在軟熔時(shí)，熔化了的未焊滿(mǎn)焊料在外表張力的推動(dòng)下有斷開(kāi)的也許，錫膏流失表象將使未焊滿(mǎn)疑問(wèn)變得更加嚴(yán)重。在此狀況下，因?yàn)楹噶狭魇Ф奂谀骋粎^(qū)域的過(guò)量的焊錫膏將會(huì)使熔融焊料變得過(guò)多而不易斷開(kāi)。
除了導(dǎo)致焊錫膏坍落的要素而外，下面的要素也導(dǎo)致未滿(mǎn)焊的常見(jiàn)原因：
1，相對(duì)于焊點(diǎn)之間的空間而言，焊錫膏熔敷太多的問(wèn)題；
2，加熱溫度過(guò)高的問(wèn)題；
3，焊錫膏受熱速度比電路板更快；
4，焊劑潮濕速度太快；
5，焊劑蒸氣壓太低；
6；焊劑的溶劑成分太高的問(wèn)題；
7，焊劑樹(shù)脂軟化點(diǎn)太低的問(wèn)題。
第三：斷續(xù)潮濕的問(wèn)題
焊料膜的斷續(xù)潮濕是指有水呈現(xiàn)在光滑的外表上，這是因?yàn)楹稿a膏能粘附在大多數(shù)的固體金屬外表上，而且在熔化了的焊料掩蓋層下隱藏著某些未被潮濕的點(diǎn)，因而，在最初用熔化的焊料來(lái)掩蓋外表時(shí)，會(huì)有斷續(xù)潮濕表象呈現(xiàn)。亞穩(wěn)態(tài)的熔融焊料掩蓋層在最小外表能驅(qū)動(dòng)力的效果下會(huì)發(fā)生縮短，不一會(huì)兒之后就聚集成分離的小球和脊?fàn)疃d起物。斷續(xù)潮濕也能由部件與熔化的焊料相觸摸時(shí)放出的氣體而導(dǎo)致。因?yàn)橛袡C(jī)物的熱分化或無(wú)機(jī)物的水合效果而釋放的水分都會(huì)產(chǎn)生氣體。水蒸氣是這些有關(guān)氣體的最多見(jiàn)的成份，在焊接溫度下，水蒸氣具極強(qiáng)的氧化效果，能夠氧化熔融焊料膜的外表或某些外表下的界面（典型的例子是在熔融焊料交界上的金屬氧化物外表）。常見(jiàn)的狀況是較高的焊接溫度和較長(zhǎng)的停留時(shí)刻會(huì)致使更為嚴(yán)重的斷續(xù)潮濕表象，尤其是在基體金屬之中，反應(yīng)速度的添加會(huì)致使更加猛烈的氣體釋放。與此同時(shí)，較長(zhǎng)的停留時(shí)刻也會(huì)延伸氣體釋放的時(shí)刻。以上兩方面都會(huì)添加釋放出的氣體量，消除斷續(xù)潮濕表象問(wèn)題的辦法是：
1，下降焊接溫度；
2，縮短軟熔的停留時(shí)刻；
3，選用流動(dòng)的慵懶氛圍；
4，下降污染程度。
第四：常見(jiàn)問(wèn)題還有“低殘留物”
對(duì)不用整理的軟熔技能而言，為了獲得裝修上或功能上的效果，常常請(qǐng)求低殘留物，對(duì)功能請(qǐng)求方面的例子包含“通過(guò)在電路中測(cè)試的焊錫膏殘留物，來(lái)探查測(cè)試堆焊層以及在刺進(jìn)接頭與堆焊層之間或在刺進(jìn)接頭與軟熔焊接點(diǎn)鄰近的通孔之間實(shí)行電觸摸”，較多的錫膏殘?jiān)?huì)致使在要實(shí)行電觸摸的金屬表層上有過(guò)多的殘留物掩蓋的問(wèn)題，這會(huì)妨礙電連接的建立，在電路密度日益添加的狀況下，這個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題越發(fā)受到人們的重視。
明顯，不用整理的低殘留物焊錫膏是滿(mǎn)意這個(gè)請(qǐng)求的一個(gè)理想的處理辦法。然而，與此相關(guān)的軟熔必要條件卻使這個(gè)疑問(wèn)變得更加復(fù)雜化了。為了猜測(cè)在不同級(jí)別的慵懶軟熔氛圍中低殘留物焊錫膏的焊接功能，提出一個(gè)半經(jīng)驗(yàn)的模型，這個(gè)模型預(yù)示，跟著氧含量的下降，焊接功能會(huì)迅速地改善，然后逐漸趨于平穩(wěn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果標(biāo)明，跟著氧濃度的下降，焊接強(qiáng)度和焊錫膏的潮濕能力會(huì)有所添加，此外，焊接強(qiáng)度也隨錫膏中固體含量的添加而添加。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所提出的模型是可對(duì)比的，并強(qiáng)有力地證明了模型是有效的，能夠用以猜測(cè)焊錫膏與材料的焊接功能，因而，可以斷語(yǔ)，為了在焊接技能中成功地選用不用整理的低殘留物焊料，應(yīng)當(dāng)使用慵懶的軟熔氛圍。
第五：空隙的問(wèn)題
空隙問(wèn)題是指在元件引線與電路板焊點(diǎn)之間沒(méi)有構(gòu)成焊接點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)，這可歸因于以下四方面的原因：
1，錫膏焊料熔敷缺乏；
2，引線共面性差；
3，焊錫膏潮濕不夠；
4，焊料損耗棗
這是由預(yù)鍍錫的印刷電路板上焊錫膏坍落，引線的芯吸效果或焊點(diǎn)鄰近的通孔導(dǎo)致的,引線共面性問(wèn)題是新的分量較輕的12密耳（μm）距離的四芯線扁平集成電路(QFP棗Quad flat packs)的一個(gè)特別令人重視的疑問(wèn),為了處理這個(gè)疑問(wèn),提出了在安裝之前用焊料來(lái)預(yù)涂覆焊點(diǎn)的辦法,此法是擴(kuò)大部分焊點(diǎn)的尺度并沿著鼓起的焊料預(yù)掩蓋區(qū)構(gòu)成一個(gè)可控制的部分焊接區(qū),并由此來(lái)抵償引線共面性的變化和防止空隙,引線的芯吸效果可以通過(guò)減慢加熱速度以及讓底面比頂面受熱更多來(lái)加以處理,此外,使用潮濕速度較慢的錫膏焊劑,較高的活化溫度或能延緩熔化的焊膏(如混有錫粉和鉛粉的焊錫膏)也能最大極限地減少芯吸效果.在用錫鉛掩蓋層光整電路板之前,用錫膏掩膜來(lái)掩蓋連接路徑也能防止由鄰近的通孔導(dǎo)致的芯吸作(BGA)成球不良。
BGA成球常遇到諸如未焊滿(mǎn),焊球不對(duì)準(zhǔn),焊球漏失以及焊錫膏量缺乏等缺點(diǎn),這通常是因?yàn)檐浫蹠r(shí)對(duì)球體的固定力缺乏或自定心力缺乏而導(dǎo)致。固定力缺乏也許是由低粘稠,高阻擋厚度或高放氣速度構(gòu)成的；而自定力缺乏一般由焊劑活性較弱或焊料量過(guò)低而導(dǎo)致。
BGA成球效果可通過(guò)獨(dú)自使用焊錫膏或者將焊料球與焊膏以及焊料球與焊劑一起使用來(lái)完成; 正確的可行辦法是將整體預(yù)成形與助焊劑或焊錫膏一起使用。最常見(jiàn)的辦法看來(lái)是將焊料球與焊膏一起使用，利用錫62或錫63球焊的成球技能產(chǎn)生了極好的效果。在使用焊劑來(lái)進(jìn)行錫62或錫63球焊的狀況下,缺點(diǎn)率跟著焊劑粘度,溶劑的揮發(fā)性和距離尺度的下降而添加，同時(shí)也跟著焊劑的熔敷厚度，焊劑的活性以及焊點(diǎn)直徑的添加而添加，在用焊錫膏來(lái)進(jìn)行高溫熔化的球焊系統(tǒng)中，沒(méi)有觀察到有焊球漏失表象呈現(xiàn)，而且其對(duì)準(zhǔn)精確度隨焊膏熔敷厚度與溶劑揮發(fā)性，焊劑的活性，焊點(diǎn)的尺度與可焊性以及金屬負(fù)載的添加而添加，在使用錫63焊膏時(shí)，焊錫膏的粘度，距離與軟熔截面對(duì)高熔化溫度下的成球率幾乎沒(méi)有影響。在請(qǐng)求選用常規(guī)的印刷棗釋放技能的狀況下，易于釋放的焊錫膏對(duì)焊錫膏的獨(dú)自成球是至關(guān)首要的。整體預(yù)成形的成球技能也是很的發(fā)展的出路的。減少焊料鏈接的厚度與寬度對(duì)提高成球的成功率也是相當(dāng)首要的。
第六：構(gòu)成孔隙的問(wèn)題
構(gòu)成孔隙問(wèn)題通常是一個(gè)與焊接接頭相關(guān)的疑問(wèn)。尤其是應(yīng)用SMT技能來(lái)軟熔焊錫膏的時(shí)候，在選用無(wú)引線陶瓷芯片的狀況下，絕大部分的大孔隙(>0.0005英寸/0.01毫米)是處于LCCC焊點(diǎn)和印刷電路板焊點(diǎn)之間，與此同時(shí),在LCCC城堡狀物鄰近的角焊縫中,僅有很少數(shù)的小孔隙，孔隙的存在會(huì)影響焊接接頭的機(jī)械功能,并會(huì)損害接頭的強(qiáng)度,延展性和疲勞壽命,這是因?yàn)榭紫兜纳L(zhǎng)會(huì)聚結(jié)成可延伸的裂紋并致使疲勞，孔隙也會(huì)使焊料的應(yīng)力和 協(xié)變添加,這也是導(dǎo)致?lián)p壞的原因。此外,焊料在凝固時(shí)會(huì)發(fā)生縮短,焊接電鍍通孔時(shí)的分層排氣以及夾帶焊劑等也是構(gòu)成孔隙問(wèn)題的原因。
在焊接過(guò)程中,構(gòu)成孔隙問(wèn)題的械制是對(duì)比復(fù)雜的，一般而言,孔隙問(wèn)題是由軟熔時(shí)夾層狀結(jié)構(gòu)中的焊料中夾帶的焊劑排氣而構(gòu)成的，孔隙的構(gòu)成首要由金屬化區(qū)的可焊性決定,并跟著焊劑活性的下降,粉末的金屬負(fù)荷的添加以及引線接頭下的掩蓋區(qū)的添加而變化,減少焊料顆粒的尺度僅能銷(xiāo)許添加孔隙。此外,孔隙的構(gòu)成也與焊料粉的聚結(jié)和消除固定金屬氧化物之間的時(shí)刻分配有關(guān)。焊錫膏聚結(jié)越早，構(gòu)成的孔隙也越多。通常,大孔隙的比例隨總孔隙量的添加而添加.與總孔隙量的分析結(jié)果所示的狀況對(duì)比,那些有啟發(fā)性的導(dǎo)致孔隙構(gòu)成要素將對(duì)焊接接頭的可靠性產(chǎn)生更大的影響,控制孔隙構(gòu)成的辦法包含:
1,改善元件/衫底的可焊性;
2,選用具有較高助焊活性的焊劑;
3,減少焊料粉狀氧化物;
4,選用慵懶加熱氛圍.
5,減緩軟熔前的預(yù)熱過(guò)程.與上述狀況對(duì)比,在BGA安裝中孔隙的構(gòu)成遵照一個(gè)略有不同的形式.一般說(shuō)來(lái).在選用錫63焊料塊的BGA安裝中孔隙首要是在板級(jí)安裝期間生成的.在預(yù)鍍錫的印刷電路板上,BGA接頭的孔隙量隨溶劑的揮發(fā)性,金屬成分和軟熔溫度的升高而添加,同時(shí)也隨粉粒尺度的減少而添加;這可由決定焊劑排出速度的粘度來(lái)加以解釋.依照這個(gè)模型,在軟熔溫度下，有較高粘度的助焊劑介質(zhì)會(huì)妨礙焊劑從熔融焊料中排出,因而,添加夾帶焊劑的數(shù)量會(huì)增大放氣的也許性,從而致使在BGA安裝中有較大的孔隙度.在不考慮固定的金屬化區(qū)的可焊性的狀況下,焊劑的活性和軟熔氛圍對(duì)孔隙生成的影響好像可以忽略不計(jì).大孔隙的比例會(huì)隨總孔隙量的添加而添加,這就標(biāo)明,與總孔隙量分析結(jié)果所示的狀況對(duì)比,在BGA中導(dǎo)致孔隙生成的要素對(duì)焊接接頭的可靠性有更大的影響,這一點(diǎn)與在SMT技能中空隙生城的狀況相似。
當(dāng)焊錫膏至于一個(gè)加熱的環(huán)境中，焊錫膏回流分為五個(gè)期間：首要，用于達(dá)到所需粘度和絲印功能的溶劑開(kāi)始蒸騰，溫度上升必需慢(大概每秒3°C)，以約束沸騰和飛濺，防止構(gòu)成小錫珠，還有，一些元件對(duì)內(nèi)部應(yīng)力對(duì)比敏感，假如元件外部溫度上升太快，會(huì)構(gòu)成斷裂。
助焊劑活躍，化學(xué)清洗舉動(dòng)開(kāi)始，水溶性助焊劑和免洗型助焊劑都會(huì)發(fā)生同樣的清洗舉動(dòng)，只不過(guò)溫度稍微不同。將金屬氧化物和某些污染從即將聯(lián)系的金屬和焊錫顆粒上清除。好的冶金學(xué)上的錫焊點(diǎn)請(qǐng)求“清洗”的外表。
當(dāng)溫度繼續(xù)上升，焊錫膏顆粒首要獨(dú)自熔化，并開(kāi)始液化和外表吸錫的“燈草”過(guò)程。這樣在所有也許的外表上掩蓋，并開(kāi)始構(gòu)成錫焊點(diǎn)。
這個(gè)期間最為首要，當(dāng)單個(gè)的焊錫顆粒全部熔化后，聯(lián)系一起構(gòu)成液態(tài)錫，這時(shí)外表張力效果開(kāi)始構(gòu)成焊腳外表，假如元件引腳與PCB焊盤(pán)的空隙超過(guò)4mil，則極也許因?yàn)橥獗韽埩κ挂_和焊盤(pán)分開(kāi)，即構(gòu)成錫點(diǎn)開(kāi)路。
冷卻期間，假如冷卻快，錫點(diǎn)強(qiáng)度會(huì)稍微大一點(diǎn)，但不可以太快而導(dǎo)致元件內(nèi)部的溫度應(yīng)力。
回流焊接請(qǐng)求總結(jié)：
首要的是有充分的緩慢加熱來(lái)安全地蒸騰溶劑，防止錫珠構(gòu)成和約束因?yàn)闇囟扰蛎泴?dǎo)致的元件內(nèi)部應(yīng)力，構(gòu)成斷裂痕可靠性疑問(wèn)。
其次，助焊劑活躍期間必須有適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻和溫度，允許清洗期間在焊錫顆粒剛剛開(kāi)始熔化時(shí)完成。
時(shí)刻溫度曲線中焊錫熔化的期間是最首要的，必須充分地讓焊錫顆粒完全熔化，液化構(gòu)成冶金焊接，剩余溶劑和助焊劑殘余的蒸騰，構(gòu)成焊腳外表。此期間假如太熱或太長(zhǎng)，也許對(duì)元件和PCB構(gòu)成傷害。
焊錫膏回流溫度曲線的設(shè)定，最好是依據(jù)焊錫膏供貨商提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行，同時(shí)把握元件內(nèi)部溫度應(yīng)力變化準(zhǔn)則，即加熱溫升速度小于每秒3°C，和冷卻溫降速度小于5° C。
PCB安裝假如尺度和分量很相似的話(huà)，可用同一個(gè)溫度曲線。
首要的是要經(jīng)常甚至每天檢查溫度曲線是否正確。
總 結(jié)焊錫膏常見(jiàn)問(wèn)題的分析如下：
焊錫膏的回流焊接是SMT安裝技能中的首要的板極互連辦法，影響回流焊接的首要問(wèn)題包含：底面元件的固定、未焊滿(mǎn)、斷續(xù)潮濕、低殘留物、空隙、焊料成球、焊料結(jié)珠、焊接角焊縫抬起、TombstoningBGA成球不良、構(gòu)成孔隙等,問(wèn)題還不僅限于此,在本文中未提及的問(wèn)題還有浸析效果,金屬間化物,不潮濕,歪扭,無(wú)鉛焊接等.只有處理了這些焊錫膏常見(jiàn)的問(wèn)題,回流焊接作為一個(gè)首要的SMT安裝辦法,才能在超纖細(xì)距離的時(shí)代繼續(xù)成功地保留下去。
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