在含有底部终端元件(BTC)的smt贴片组装中,气泡的存在对众多应用而言都已经是一个非常严重的问题。对于气泡的定义,在有关焊接缺陷的文章中有如下描述:
[…]融锡会快速填满适合的空缺处,并在焊点中捕获了一些助焊剂,这些被捕获助焊剂的气泡就是空洞;[…]这些空洞阻碍了融锡的填满。在这样的焊点中,焊锡是无法填满整个焊点的,因为助焊剂已经被密封在里面了。
在smt贴片加工领域,气泡只可能产生以下的这样一种影响:
[…]由于很少有焊料能适用于每一个焊点,因此焊锡点的可靠性被关注的更多。气泡的存在已经是伴随着焊点的一种普遍的缺陷,尤其是在smt贴片打样加工的回流焊过程中。气泡的存在会恶化焊点的强度并最终导致焊点失效。
关于焊点内气泡的形成对品质造成的影响,据众焱电子小编的了解,在众多讨论中已经被多次报道:
1、减少了元件到PCB之间的热传递,增加了元件本体温度过高的风险。
2、降低了焊点的机械强度。
3、焊点内气体本能的逸出——会造成焊锡的泼溅。
4、影响焊点的载流容量(安培容量)——由于焊点的电阻值升高,导致连接处温度过高。
5、影响信号的传输——在高频应用中,气泡会减弱信号。
尤其在电力电子产品中,气泡在散热焊垫(比如QFN封装元件)上的生成,成为现阶段一个不断增加的问题。热量需要从元件传输到PCB进行散热,这个重要的进程无法实现,从而严重缩短了元件的使用寿命。
除去一些常规减少气泡的方法:如使用低气泡的锡膏,优化回流焊温度曲线,以及优化钢网的开口以获得最佳的锡膏量,还有一种在锡膏处于液相状态时进行气泡处理的方案,也是在整个电子装配过程中一个新的选项。
所以问题是,如何将气泡处理工艺应用到返修设备这样一个开放的环境中?回流焊使用的真空技术显然不适用。一种基于对PCB基板进行正弦激发的技术更加适用于返修。首先是PCB受到波幅小于10μm的纵波的激励,这种正弦波通过设定的频率对PCB进行激励,在这个区域内,无论是PCB本体还是上面的焊点都会受到这种应激进行自谐振。PCB在被能量扫描时,元器件保持在原位不动,气泡在液态焊锡的边缘地区被捕获,并有能力从焊点中逸出。
通过这种方式,在新元件的焊接中,将气泡比例降低至2%成为可能。甚至可以通过这种技术,在二次回流的过程中,可以对已装配好的PCB上的目标焊点进行显著的气泡去除。在这种去气泡的返修工艺中,仅仅是PCB上被选中的区域被加热至回流状态,而且只有这个区域被正弦激励,所以对整个产品没有任何的负面影响。
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