随着BGA,CBGA,LCCC,LGA,QFN,3Dplus等复杂封装器件的广泛应用,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。接下来,众焱电子小编将接着《解决smt回流焊接空洞率高等缺陷的新技术》一文中的内容继续讲解分析。
3、要消除以上的金属空洞和锡珠飞溅的问题,我们采用两种办法一起控制。
1)精确控制温度曲线
在预热的时候,我们推荐2~3分钟内预热到120-150°C。对于大板卡,以及较多元器件的smt贴片组装,建议时间要长些,升温要缓慢,因为各种材料吸收和散热形成差别很大,所以要一个相对较长的时间,使得各个部件,包括锡膏等最终能达到温度均匀一致。如果太快,使得最后焊接的时候温度不均匀,各部分的润湿,反应差别较大,不但会造成焊料球问题,还会导致其他的很多问题的发生。
实验中我们使用了两种设备:十温区的热风回流焊设备和真空静态冷凝焊接设备,因为静态冷凝回流方式的热补偿和均温性能都远远好于热风回流方式,所以没有出现润湿不良和BGA四角翘起变形等问题,元器件和板子的形变产生的应力几乎可以忽略不计,非常有利于高质量焊点的形成。而热风回流焊焊接出来的的产品变形率和气泡率都远高于对比的产品。
在升温区,我们从160-180°C。时间也要严格控制,在2分钟左右,过长否则会破坏助焊剂载体的化学反应平衡。如果太短,没有充分清洗表面,焊接表面没有对整体锡膏的每个部分反应和“拉拢”而具备比焊料球形成的优先权,那么部分锡膏就容易分离出去。如果时间太长,锡膏容易塌落,焊剂容易过分挥发,最终都是锡珠飞溅发生的诱因。
回流焊接区温度推荐峰值215-235°C,时间60-90秒,使得焊料能充分反应,气泡也能缓慢挥发,从而减少焊料球的发生。
冷却速率不宜大于3°C每秒,否则容易在焊点内部积累较大的热应力,发生可靠性问题。
2)精确控制焊接仓的大气压强
即便温度曲线控制得再好,但气泡的逃逸速度依然很难控制。这个实验只能使用真空静态冷凝焊接设备来进行实验。
气泡不但会在加热过程中不断融合变大,还会向焊点顶部移动,焊点顶部会阻碍气泡的逃逸速度,形成巨型金属空洞。如果巨型气泡逃逸出来,则就是我们常见的爆炸性排气,会带出很多细小锡珠。
所以,在气泡刚刚出现的时候就开始逐步降低焊接仓内的气压(视产品情况),气泡产生后体积还很小,在其周边形成负压的焊接环境,则气泡较容易逃逸且不会产生出锡珠飞溅。
在smt贴片打样或加工生产过程中,随着加热的持续,气泡越来越多,气压也逐步降低到2mbar,抽真空30秒左右就可以将焊点内的金属空洞控制在1%-2%以内。整个抽真空的时间控制在30秒-50秒内,可以获得过去难以想像的良好焊点。
实验证明:让产品处于静止焊接状态后,对其焊接环境进行气压控制,在气压降低到20mbar可以有效的降低空洞率,避免锡珠飞溅的缺陷。产品的升温速率的控制也更加有效和灵活。
用户的产品有一个特点:多品种,少批量。这种特点会出现一个问题,有时候产品只有一块板子,没有机会让操作人员反复测试炉温曲线的合理性,即没有金板。这种情况下,很容易造成产品的缺陷问题。
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