一、现象描述
某采用SMT/THT混装安装技术的PCBA,首先采用再流焊接工艺将smt贴片元器件焊接到PCB的上表面。然后,再使用波峰焊接工艺将通孔元器件(从PCB上面插入)及表面组装元器件焊接到PCB的下表面。在进行下表面波峰焊接过程中,众焱电子小编发现位于波峰焊接面的上表面原已再流焊接好的某些焊点,如BGA、CSP等元器件再次重熔,造成隐患。
如果波峰焊接过程中导致上表面温度超出再流焊接焊点焊料的熔点,SMD组件会被再次熔化。焊料可能会被吸走,从而使元器件引脚脱离焊盘。有时引脚和焊盘之间也会保留少许的连接并能通过电流,这时要发现这种缺陷就更加困难了。
二、形成原因及机理
由于波峰焊接时导致PCB上表面相关再流焊点温度过高,从而导致再流焊点焊料重熔,使焊点变形、反润湿甚至脱焊。
图2中描述了在波峰焊接过程中向PCB上表面的焊点传递热量的途径,以BGA为例介绍如下。
图2
途径A:由PCB的下表面通过PCB厚度向上表面进行传热。
途径B:通过导通孔,沿导通孔与BGA焊点焊盘连接的导线轨迹进行传热。
途径C:通过安装在波峰焊机上面的预热器的对流和辐射传热。
因此,焊接时应注意以下几点:
1、有铅焊接时,为防止PCB上面的BGA、QFP等细间距焊点出现上述问题,其上表面温度不应超过150℃。
2、无铅焊接时,由于无铅焊料的熔点高于Sn37Pb焊料的熔点,因此,在PCB上表面已贴装并已再流焊接好无铅元器件的情况下,再用波峰焊接其下表面时,对于SnAgCu焊料来说,应控制PCB上表面的再流焊点上的温升小于190℃。
三、解决措施
在波峰焊接过程中,防止顶部焊点二次重熔的方法是:有针对性地利用如图2所示的三种传热途径中的一种或多种对策来降低传递给BGA焊点的热量。
1、在BGA封装的上面安装一个热屏蔽板,以防止波峰焊接设备中预热器的直接加热。smt贴片打样厂商可采用机械的方法将这些屏蔽板安装到波峰焊接的托板上。
2、利用阻焊膜覆盖PCB下面的导通孔。在PCB设计过程中,导通孔覆盖规则应成为可制造性设计(DFM)的组成部分。
3、将非金属防护屏直接安装在PCB下表面与BGA封装定位区域的下面,以避免波峰接触PCB上的这些位置。还可以通过非金属指爪将波峰防护屏安装在波峰托板上。
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