在板級系統組裝回流焊接過程中采用預成型錫片解決空洞問題
類別:常見問題 發布時間:2018-04-05 11:03:51 關鍵詞:預成型錫片,回流焊
隨著歐洲環境立法,如RoHS以及PCB市場力量,正在推動走向無鉛焊料的轉化。電子產品導入無鉛制程后,由于無鉛焊料的特性,如熔點高、潤濕性差、工藝窗口窄等,焊接過程出現了無鉛焊接特有的缺陷及水平,如錫珠、焊點粗糙、漏焊和少錫,以及空洞等。
空洞作為焊接過程中一種有爭議的缺陷,在共晶Sn/Pb焊料時就普遍存在,但無鉛工藝中焊接溫度的提升會進一步加劇空洞的形成。空洞問題并不是BGA獨有的,在表面貼裝及通孔插裝元件的焊點中都可以檢查到(圖1),只是BGA區域出現空洞的幾率一般比較高。PCB設計、焊料選擇、焊接工藝(尤其無鉛與混裝工藝)、回流氣氛(空氣與氮氣)、回流參數等都會對空洞的形成與控制有不同程度的影響。
PCB側界面空洞
該類空洞是指回流焊接過程中發生在與焊料球和PCB界面直接連接的空洞,也稱為組裝界面空洞。其產生是由于PCB焊盤表面氧化、有雜質或組裝工藝中殘留未排出的助焊劑可揮發物導致焊球內部空洞
在板級系統組裝回流焊接過程中,將在焊料球內部所形成的且不與界面直接連通的空洞,稱為焊球內部空洞,如圖4所示。該類空洞通常是在回流焊接過程中,由于熔融焊料在固化過程中截留了揮發物(助焊劑或水汽)而形成。由于其未受到外部因素影響,故尺寸一般較小,且氣體受垂直方向的壓迫力較大,因此,形狀大多呈橫向橢球形。一般認為,在回流區FLUX已經被消耗殆盡,錫膏的粘度發生了較大變化,此時FLUX中有機物高溫裂解后產生的氣泡無法及時逸出,被包圍在錫球中,冷卻后就形成空洞。
研究發現,空洞的產生與焊料本身的表面張力有著直接的聯系。錫膏的表面張力越大,高溫裂解的氣泡被團團包圍在錫球之中,就越難逸出焊球。相比有鉛焊料,無鉛焊料比重小、表面張力大(無鉛:4.60*10-3N/260℃,有鉛:3.80*10-3N/260℃),已經陷入高溫裂解的氣泡,由于無鉛焊料顆粒小、空隙少,加之較高的表面張力,逃逸到外面的幾率就更小。這也是通常無鉛工藝空洞發生幾率及嚴重程度高于有鉛的原因。
空洞作為焊接過程中一種有爭議的缺陷,在共晶Sn/Pb焊料時就普遍存在,但無鉛工藝中焊接溫度的提升會進一步加劇空洞的形成。空洞問題并不是BGA獨有的,在表面貼裝及通孔插裝元件的焊點中都可以檢查到(圖1),只是BGA區域出現空洞的幾率一般比較高。PCB設計、焊料選擇、焊接工藝(尤其無鉛與混裝工藝)、回流氣氛(空氣與氮氣)、回流參數等都會對空洞的形成與控制有不同程度的影響。
PCB側界面空洞
該類空洞是指回流焊接過程中發生在與焊料球和PCB界面直接連接的空洞,也稱為組裝界面空洞。其產生是由于PCB焊盤表面氧化、有雜質或組裝工藝中殘留未排出的助焊劑可揮發物導致焊球內部空洞
在板級系統組裝回流焊接過程中,將在焊料球內部所形成的且不與界面直接連通的空洞,稱為焊球內部空洞,如圖4所示。該類空洞通常是在回流焊接過程中,由于熔融焊料在固化過程中截留了揮發物(助焊劑或水汽)而形成。由于其未受到外部因素影響,故尺寸一般較小,且氣體受垂直方向的壓迫力較大,因此,形狀大多呈橫向橢球形。一般認為,在回流區FLUX已經被消耗殆盡,錫膏的粘度發生了較大變化,此時FLUX中有機物高溫裂解后產生的氣泡無法及時逸出,被包圍在錫球中,冷卻后就形成空洞。
研究發現,空洞的產生與焊料本身的表面張力有著直接的聯系。錫膏的表面張力越大,高溫裂解的氣泡被團團包圍在錫球之中,就越難逸出焊球。相比有鉛焊料,無鉛焊料比重小、表面張力大(無鉛:4.60*10-3N/260℃,有鉛:3.80*10-3N/260℃),已經陷入高溫裂解的氣泡,由于無鉛焊料顆粒小、空隙少,加之較高的表面張力,逃逸到外面的幾率就更小。這也是通常無鉛工藝空洞發生幾率及嚴重程度高于有鉛的原因。
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