随着BGA,CBGA,LCCC,LGA,QFN,3Dplus等复杂封装器件的广泛应用,smt回流焊接品质问题逾显突出,普通回流焊工艺的瓶颈造成了许多的“归零”事件。本文中众焱电子小编将针对几个典型缺陷案例进行分析,运用真空环境下进行冷凝回流焊接,通过真空装置精确的控制蒸汽密度来准确控制温度曲线,最终实现电子产品的高可靠性焊接,是高可靠电子产品生产的有效途径。
一、主要技术研究进展
日前,国内某X工企业客户要求我公司协助解决其焊接的品质问题,该单位的新型封装的元器件种类很多:JLCC、CSP、CQFP、BGA、QFN、陶瓷QFP封装的DSP等逻辑电路、LGA(栅格阵列)。
我们通过新的工艺技术来解决用户单位在生产过程中遇到下面几个质量缺陷问题:
1、焊点尺寸大、焊料润湿不好、空洞率高。
2、焊点可靠性差、疲劳测试缺陷率高。
3、焊接过程中的二次污染(主要是助焊剂污染物)残留多、不易清洗。
4、IMC层缺失或者过多(冷焊、热脆)的缺陷。
二、解决途径
要解决以上问题,首先要了解问题产生的原理再对症下药:
1、润湿是焊接品质的关键:
润湿不良会直接导致焊点的不可靠。提高润湿的手段很关键。提升润湿能力,目前新工艺技术是可以借助真空焊接环境来降低焊料的表面张力,达到提升润湿能力的效果。使用了真空静态冷凝焊接工艺,可以将焊接仓抽成负压状态再对焊料进行加热融化,则焊料的润湿能力能得到大幅提升。
通过将smt贴片打样或加工生产的焊接环境变为负压的焊接环境,我们发现可以完美的解决大部分焊料润湿不良的现象,提高焊点的可靠性。
经过实验证明,将焊接舱内的负压降到300mbar以下再对PCBA进行预热和回流,焊料的润湿能力提升非常明显,润湿效果让客户满意。
2、金属空洞和锡珠飞溅的控制和消除:
焊点内部填充空洞的出现与助焊剂的蒸发不完全有关。焊接过程中温度,时间以及助焊剂控制不当,很容易出现金属空洞现象。空洞的出现就会影响到焊点可靠性。
其他类型空洞产生的机理:Cu暴露在空气中氧化生成表面氧化膜低温生成暗红色的Cu2O,高温下生成黑色的CuO。
松香去除氧化膜—松香的主要成分是松香酸C19H29COOH,松香融点为74℃。170~175℃呈活性反应,230~250℃转化为不活泼的焦松香酸,300℃以上无活性,松香酸和Cu2O、CuO反应生成松香酸铜和水。松香在常温下和300℃以上不能和Cu2O、CuO起反应。
4C19H29COOH+Cu2O→2Cu(OCOC19H29)2+H2O↑
2C19H29COOH+CuO→Cu(OCOC19H29)2+H2O↑
其中H2O在高温下形成水蒸气,水蒸气被裹夹在焊料中冷却后就形成气泡。当气泡体积变大,就会受到周边焊锡的压力形成爆炸性排气,造成锡珠飞溅。这是其中一种的成因。
未完待续…
剩下的内容将会在《如何解决smt回流焊接空洞率高等缺陷?》一文中继续讲解分析。
广州众焱电子有限责任企业www.gz-smt.com,是一家专业从事SMT贴片加工、DIP常见加工、PCBA包工包料、PCB线路板制造的企业,拥有多年的电子加工经验,以及先进的生产设备和完善的售后服务体系。企业的SMT贴片加工能力达到日产100万件,DIP插件加工产能为20万件/日,能够给你提供优质的电子加工服务。