焊锡膏使用常见问题分析
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锡膏发干原因分析上海华庆焊材技术有限公司锡膏在使用过程中粘度上升、甚至发干会引发诸多问题,如印刷不良、漏印、下锡量减少、器件移位、飞片等,都会导致焊接良率大幅下降。
造成锡膏发干的可能因素很多,大致可概括为使用条件原因和锡膏品质原因,但从本质上讲,都是由于助焊剂与锡粉发生化学反应所引起。
一. 使用条件1. 回温:为了减缓助焊剂和锡粉的反应速度,延长保存时间,锡膏通常都需冷藏储存。
在使用前必须将锡膏置于室温进行回温。
一般来说500g装的锡膏必须至少回温2小时以上,以使锡膏的温度与环境温度相同。
回温不足就打开密闭的罐盖,会导致空气中的水汽因为温差而凝结并进入锡膏,从而引起发干。
另外需要提醒的是,若使用锡膏自动搅拌机,则应缩短或取消回温过程。
自动搅拌机一般采用离心式设计,高速旋转会使锡膏温度上升(上升幅度取决于搅拌时间),因此若锡膏温度已与室温相同,再经过离心搅拌后,温度甚至可能会上升到40℃以上,从而影响锡膏品质。
2. 环境温度及湿度:大部分锡膏的推荐使用环境温度为20-25℃,相对湿度30%-60%。
温度过高会加快锡膏中溶剂的挥发速度及锡膏助焊剂与锡粉的反应速度(通常温度每升高10℃,化学反应速度约增加一倍),因此锡膏更易发干;温度过低又会影响锡膏的粘度及流变性能,易发生印刷缺陷。
同样,湿度过高会使进入锡膏的水汽大大增加;湿度过低又会加快锡膏中溶剂的挥发速率(湿度过高相对于湿度过低更易使锡膏发干)。
二. 锡膏品质锡膏品质问题是造成发干的最主要原因。
这里所指的品质问题并非指供应商生产控制问题而造成的品质波动(事实上由这类波动引发发干的情况很少),而是指由于锡膏本身的设计缺陷所造成的不稳定。
锡膏是由锡粉和助焊剂混合而成,因此锡粉质量及助焊剂的稳定性都会对锡膏使用寿命产生影响,其中助焊剂的稳定性是决定锡膏是否容易发干的关键因素。
所谓助焊剂的稳定性是指在常温下其物理、化学性能较为稳定,不易结晶或与金属发生反应等。
焊锡膏使用常见问题分析焊膏的回流焊接是用在SMT装配工艺中的主要板级互连方法,这种焊接方法把所需要的焊接特性极好地结合在一起,这些特性包括易于加工、对各种SMT设计有广泛的兼容性,具有高的焊接可靠性以及成本低等;然而,在回流焊接被用作为最重要的SMT元件级和板级互连方法的时候,它也受到要求进一步改进焊接性能的挑战,事实上,回流焊接技术能否经受住这一挑战将决定焊膏能否继续作为首要的SMT焊接材料,尤其是在超细微间距技术不断取得进展的情况之下。
下面我们将探讨影响改进回流焊接性能的几个主要问题,为发激发工业界研究出解决这一课题的新方法,我们分别对每个问题简要介绍如下:底面元件的固定双面回流焊接已采用多年,在此,先对第一面进行印刷布线,安装元件和软熔,然后翻过来对电路板的另一面进行加工处理,为了更加节省起见,某些工艺省去了对第一面的软熔,而是同时软熔顶面和底面,典型的例子是电路板底面上仅装有小的元件,如芯片电容器和芯片电阻器,由于印刷电路板(PCB)的设计越来越复杂,装在底面上的元件也越来越大,结果软熔时元件脱落成为一个重要的问题。
显然,元件脱落现象是由于软熔时熔化了的焊料对元件的垂直固定力不足,而垂直固定力不足可归因于元件重量增加,元件的可焊性差,焊剂的润湿性或焊料量不足等。
其中,第一个因素是最根本的原因。
如果在对后面的三个因素加以改进后仍有元件脱落现象存在,就必须使用SMT粘结剂。
显然,使用粘结剂将会使软熔时元件自对准的效果变差。
未焊满未焊满是在相邻的引线之间形成焊桥。
通常,所有能引起焊膏坍落的因素都会导致未焊满,这些因素包括:1,升温速度太快;2,焊膏的触变性能太差或是焊膏的粘度在剪切后恢复太慢;3,金属负荷或固体含量太低;4,粉料粒度分布太广;5;焊剂表面张力太小。
但是,坍落并非必然引起未焊满,在软熔时,熔化了的未焊满焊料在表面张力的推动下有断开的可能,焊料流失现象将使未焊满问题变得更加严重。
在此情况下,由于焊料流失而聚集在某一区域的过量的焊料将会使熔融焊料变得过多而不易断开。
焊锡膏使用时的注意事项焊锡膏使用时的注意事项:1、使用时,应提前至少4H从冰箱中取出,写下时间、编号、使用者、应用的产品,并密封置于室温下,待锡膏达到室温时打开瓶盖。
如果在低温下打开,容易吸收水汽,再流焊时容易产生锡珠,注意:不能把锡膏置于热风器、空调等旁边加速它的升温。
2、开封后,应至少用搅拌机搅拌30s或手工搅拌5min,使锡膏中的各成分均匀,降低锡膏的黏度。
3、当班印刷首块印制板或设备调整后,要利用锡膏厚度测试仪对锡膏印刷厚度进行测定,测试点选在印制板测试面的上下,左右及中间等5点,记录数值,要求锡膏厚度范围在网板厚度的-10%-+15%之间。
4、置于网板上超过30min未使用时,应先用丝印机的搅拌功能搅拌后再使用。
若中间间隔时间较长(超过1h),应将锡膏重新放回罐中并盖紧瓶盖,再次使用焊膏开封后,应至少用搅拌机或手工搅拌,使锡膏中的各成分均匀。
5、印制板的板面及焊点的多少,决定第一次加到网板上的锡膏量,一般第一次加200-300g,印刷一段时间后再适当加入一点,确保锡膏印刷时沿刮刀前进方向作顺时针走向滚动,厚度约等于1/2到3/4个金属刮刀的高度。
6、板印刷锡膏后应在尽可能短的时间内贴装完,以防止助焊膏等溶剂挥发,原则上不应超过8h,超过时间应把锡膏清洗后重新印刷。
7、开封后,原则上应在当天内一次用完,超过时间使用期的锡膏绝对不能使用。
从网板上刮回的锡膏也应密封冷藏。
8、印刷时间的最佳温度为25℃±3℃,温度以相对温度45%-65%为宜。
温度过高,锡膏容易吸收水汽,在再流焊时产生锡珠。
9、不要把新鲜锡膏和用过的锡膏放入统一个瓶子内。
当要从网板收掉锡膏时,要换另一个空瓶子装,防止新鲜锡膏被旧焊膏污染。
10、建议新、旧锡膏混合使用时,用1/4的旧锡膏与3/4的新鲜锡膏均匀搅拌一起,保持新、旧焊膏混合在一起时都处于最佳状态。
11、生产过程中,对锡膏印刷质量进行100%检验,主要内容为锡膏图形是否完整、厚度是否均匀、是否有锡膏拉尖现象。
锡膏发干的原因分析目前国产,进口锡膏等,在使用过程中都会出现粘度变大、印刷面发干而引出的众多不良,如漏印、印刷不良、不上锡、器件移位、竖碑、假焊现象等,都会导致焊接良率下降。
之此造成锡膏发干的可能因素很多,大致可概括为①使用条件原因②锡膏品质原因,但从本质上讲,都是由于FLUX与锡粉发生化学反应所引起。
(一). 使用条件◆使用的环境温度与湿度:锡膏的保存温度是2-10℃之间储存,但在使用时,推荐使用环境温度为20-25℃,相对湿度30%-60%。
由于通常温度每升高10℃,化学反应速度约增加一倍,所以温度过高会提高锡膏中溶剂的挥发速度及FLUX与锡粉的反应速度,因此锡膏而易出现发干;温度过低又会影响锡膏的粘度及扩展性,容易出现印刷不良。
同时,湿度过高也会使进入锡膏的水汽大大增加;然而湿度过低也会影响锡膏中溶剂的挥发速率(备注:湿度过高比湿度过低更容易使锡膏发干)。
◆使用前的回温:为了减缓FLUX和锡粉的反应速度,延长保存时间,锡膏通常都需冷藏(2-10℃)储存。
在印刷使用前要将锡膏置于标准的室温内进行回温。
标准500g装的锡膏至少要回温2小时以上,以至锡膏的温度与环境温度相同。
回温不足就打开密闭的罐盖,会导致空气中的水汽因为温差而凝结并进入锡膏,从而引起发干。
(备注:在使用锡膏自动搅拌机时,要缩短或取消回温过程。
因为自动搅拌机一般采用离心式设计,高速旋转会使锡膏温度上升,当然上升幅度取决于搅拌时间,所以在锡膏温度已与室温相同,再经过离心搅拌后,温度甚至可能会上升到40℃以上,从而影响锡膏品质。
敬请特别注意!)(二). 锡膏品质锡膏的品质问题并非是供应商生产控制问题而造成的品质波动,而是指由于锡膏本身的设计缺陷所造成的不稳定。
其中最主要的是FLUX的设计与稳定性。
锡膏品质问题也是造成发干的主要原因之一。
锡膏是由锡粉和助焊膏混合而成,因此锡粉质量及助焊膏的稳定性都会对锡膏使用寿命产生影响,其中助焊膏的稳定性是决定锡膏是否容易发干的关键因素。
一、SMT对焊膏的技术要求1.焊膏的合金组分尽量达到共晶或近共晶,要求焊点强度较高,并且与PCB镀层、元器件端头或引脚可焊性要好。
2.在储存期内,焊膏的性能应保持不变。
3.焊膏中的金属粉末与焊剂不分层。
4.室温下连续印刷时,要求焊膏不易于燥,印刷性(滚动性)好。
5.焊膏粘度要满足工艺要求,既要保证印刷时具有优良的脱模性,又要保证良好的触变性(保形性),印刷后焊膏不塌落。
6.合金粉末颗粒度要满足工艺要求,合金粉末中的微粉少,焊接时起球少。
7.再流焊时润湿性好,焊料飞溅少,形成最少量的焊料球。
二、焊膏的构成焊膏是一种均质混合物,由合金焊料粉,糊状焊剂和一些添加剂混合而成的具有一定粘性和良好触变性的膏状体。
在常温下,焊膏可将电子元器件初粘在既定位置,当被加热到一定温度时(通常183℃)随着溶剂和部分添加剂的挥发,合金粉的熔化,使被焊元器件和焊盘连在一起,冷却形成永久连接的焊点。
对焊膏的要求是具有多种涂布方式,特别具有良好的印刷性能和再流焊性能,并在贮存时具有稳定性。
1合金焊料粉合金焊料粉是焊膏的主要成分,约占焊膏重量的85%—90%。
常用的合金焊料粉有以下几种:锡–铅(Sn – Pb)锡–铅–银(Sn – Pb – Ag)锡–铅–铋(Sn – Pb – Bi)合金焊料粉的成分和配比以及合金粉的形状、粒度和表面氧化度对焊膏的性能影响很大,因此制造工艺较高。
常用合金焊料粉的金属成分、熔点:最常用的合金成分为Sn63Pb37和Sn62Pb36Ag2,其中Sn63Pb37的熔点为183℃,共晶状态,掺入2%的银以后熔点为179℃,为共晶状态,它具有较好的物理特性和优良的焊接性能,且不具腐蚀性,适用范围广,加入银可提高焊点的机械强度。
合金焊料粉的形状:合金焊料粉的形状可分为球形和椭圆形(无定形),它们对焊膏性能的影响见表1.由此可见,球形焊料具有良好的性能。
常见合金焊料粉的颗粒度为(200/325)目,对细间距印刷要求更细的金属颗粒度。
SMT用焊锡膏知识介绍及其使用过程中常见问题之原因分析一、焊锡膏的主要成份及特性大致讲来,焊锡膏的成份可分成两个大的部分,即助焊剂和焊料粉(FLUX &SOLDERPOWDER)。
(一)、助焊剂的主要成份及其作用:A、活化剂(ACTIVATION):该成份主要起到去除PCB铜膜焊盘表层及零件焊接部位的氧化物质的作用,同时具有降低锡、铅表面张力的功效;B、触变剂(THIXOTROPIC) :该成份主要是调节焊锡膏的粘度以及印刷性能,起到在印刷中防止出现拖尾、粘连等现象的作用;C、树脂(RESINS):该成份主要起到加大锡膏粘附性,而且有保护和防止焊后PCB再度氧化的作用;该项成分对零件固定起到很重要的作用;D、溶剂(SOLVENT):该成份是焊剂组份的溶剂,在锡膏的搅拌过程中起调节均匀的作用,对焊锡膏的寿命有一定的影响;(二)、焊料粉:焊料粉又称锡粉主要由锡铅合金组成,一般比例为63/37;另有特殊要求时,也有在锡铅合金中添加一定量的银、铋等金属的锡粉。
概括来讲锡粉的相关特性及其品质要求有如下几点:A、锡粉的颗粒形态对锡膏的工作性能有很大的影响:A-1、重要的一点是要求锡粉颗粒大小分布均匀,这里要谈到锡粉颗粒度分布比例的问题;在国内的焊料粉或焊锡膏生产厂商,大家经常用分布比例来衡量锡粉的均匀度:以25~45μm 的锡粉为例,通常要求35μm左右的颗粒分度比例为60%左右,35μm 以下及以上部份各占20%左右;A-2、另外也要求锡粉颗粒形状较为规则;根据“中华人民共和国电子行业标准《锡铅膏状焊料通用规范》(SJ/T 11186-1998)”中相关规定如下:“合金粉末形状应是球形的,但允许长轴与短轴的最大比为1.5的近球形状粉末。
如用户与制造厂达成协议,也可为其他形状的合金粉末。
”在实际的工作中,通常要求为锡粉颗粒长、短轴的比例一般在1.2以下。
A-3、如果以上A-1及A-2的要求项不能达到上述基本的要求,在焊锡膏的使用过程中,将很有可能会影响锡膏印刷、点注以及焊接的效果。
焊接短路经常出现在引脚较密的 IC 上或间距较小的片状元件间。
■焊膏过量:钢网厚度及开孔尺寸不恰当,印刷支撑不平或支撑点分布太少,PCB 的平整性差及钢网的张力不符合标准和钢网清洗没有按照规定,引起局部或者整体锡厚。
[建议对策]根据产品是否有细小元件选择不同厚度的钢网,根据测量锡膏厚度的CPK值,调整印刷机支撑块及印刷速度、刮刀压力等参数,定时检查钢网张力符合标准,根据产品选择适合的自动及手动清洗钢网的方式和频率。
■印刷偏移过大:PCB固定装置不佳,机器手动或者自动定位及矫正精度差,一般印刷偏移量超出1/4焊盘以上判断为印刷偏移。
[建议对策]调整印刷机固定装置,调整印刷精度及可重复性,增加 PCB光识别能力。
■焊膏塌边,包括以下三种:A)印刷塌边焊膏的粘度较低,触变性差,印刷后发生流动塌边;钢网孔壁粗糙有凸凹,印刷时渗锡,脱膜时产生拉尖而产生类似的塌边现象,刮刀压力过大造成锡膏成形破坏。
[建议对策]选择粘度适中的焊膏;采用激光切割或其它较好的钢网;降低刮刀压力。
B)贴装时的塌边贴片机在贴装 SOP 、 QFP 、 QFN 、 CSP 类元件时,压力过大使焊膏外形变化而发生塌边。
[建议对策]调整贴装压力及贴装高度。
C)焊接加热时的塌边回流预热升温过快,焊膏中的溶剂成分挥发速度过快,致使焊料颗粒被挤出焊区而塌边。
[建议对策]根据锡膏置供应商提供的 Profile 参数(温度、时间)设置炉温。
■细间元件 Pad的位置、长度、宽度设计与元件脚分布、尺寸不搭配。
[建议对策]新产品试做开始时确认搭配是否符合 PCB或者元件设计规范。
Top↑锡珠Solder Ball■在“SMT表面贴装”焊接制程中,焊锡珠的产生原因是多方面,回流焊的“温度、时间、焊膏的质量、印刷厚度,焊膏的组成及氧化度、钢网(模板)的制作及开口、焊膏是否吸收了水分,装贴压力” 元器件及焊盘的可焊性、再流焊温度的设置、.以及其它外界环境的影响都可能是焊锡珠产生的原因。
焊锡膏的参数与使用焊锡膏是一种常用的焊接辅助材料,其参数和使用方法会对焊接质量产生重要影响。
下面是关于焊锡膏的一些重要参数和使用注意事项:1. 成分:焊锡膏的主要成分通常是焊锡粉末、活性剂、助焊剂和溶剂。
焊锡粉末是焊接的主要材料,活性剂和助焊剂能增强焊接的可靠性和稳定性,溶剂则使焊锡膏易于涂抹和清洗。
2. 粘度:粘度是焊锡膏涂抹性能的指标,通常用来描述焊锡膏的流动性和湿润性。
低粘度的焊锡膏易于涂抹,但可能会在高温下流动;高粘度的焊锡膏则需要施加更大的力量来涂抹,但更容易保持形状。
3. 熔点:焊锡膏的熔点是指焊接时焊锡粉末开始熔化的温度。
选择合适熔点的焊锡膏很重要,太高的熔点会导致元件损坏,太低的熔点则会导致焊接不牢固。
4. 活性度:焊锡膏中的活性剂能够清除焊接表面的氧化物,提高焊接的质量。
活性度高的焊锡膏能有效清除氧化物,提高焊接可靠性。
5. 储存条件:焊锡膏应储存在干燥、阴凉的地方,避免阳光直接照射。
同时,应避免与空气接触,以防止氧化。
使用注意事项:1. 清洗:焊锡膏在焊接完成后,应及时清洗,以防止残留的焊锡粉末和助焊剂对电路板产生腐蚀。
2. 涂抹:使用焊锡膏时,应避免过量涂抹。
通常建议在焊接点附近涂抹一层薄薄的焊锡膏即可。
3. 温度:焊锡膏的焊接温度应与焊锡粉末的熔点相匹配。
使用时应根据实际情况调整焊接温度。
4. 通风:焊接时,应保持通风良好,避免产生有害气体对人体造成危害。
总之,焊锡膏是一种重要的焊接辅助材料,其参数和使用方法会对焊接质量产生重要影响。
正确选择和使用焊锡膏将有助于提高焊接质量和稳定性。
焊锡膏是一种应用广泛的焊接辅助材料,被广泛用于电子电路板的焊接工艺中,以提高焊接质量和可靠性。
除了之前提到的参数和使用注意事项外,下面将继续介绍焊锡膏的其他相关内容。
6. 焊锡膏的类型:根据不同的应用需求和焊接方式,焊锡膏可以分为无铅焊锡膏和铅锡焊锡膏两种类型。
由于环保的考虑,无铅焊锡膏正在逐渐取代传统的铅锡焊锡膏。
焊锡膏多次使用时的注意事项
一瓶焊锡膏要用较长时间并多次使用。
它的保存方法与一次用一整瓶或几十瓶的大规模生产线有所不同。
一.焊膏使用、保管的基本原则:
尽量与空气少接触,越少越好。
焊膏与空气长时间接触后,会造成焊膏氧化、助焊剂比例成分失调。
产生的后果是:焊膏出现硬皮、硬块、难熔并产生大量锡球等。
二.注意事项
1.开盖时间要尽量短,当班取出够用的焊膏后,应立即将内盖盖好。
不要取一点用一点,频繁开盖或始终将盖子敞开着。
2.盖好盖子取出焊膏后,将内盖立即盖好,用力下压,挤出盖子与焊膏之间的全部空气,使内盖与焊膏紧密接触。
确信内盖压紧后,再拧上外面的大盖。
3.取出的焊膏要尽快印刷取出的焊膏要尽快实施印刷使用。
印刷工作要连续不停顿,一口气把当班要加工的PCB板全部印刷完毕,平放在工作台上等待贴放表贴元件。
不要印印停停。
4.已取出的多余焊膏的处理全部印刷完毕后,剩余的焊膏应尽快回收到一个专门的回收瓶内,并如同注意事项2与空气隔绝保存。
绝对不要将剩余焊膏放回未使用的焊膏瓶内!因此在取用焊膏时要尽量准确估计当班焊锡膏的使用量,用多少取多少。
5.出现问题的处理若已出现焊膏表面结皮、变硬时,千万不要搅拌!务必将硬皮、硬块除掉,剩下的焊膏在正式使用前要作一下试验,看试用效果如何,若不行,就只能报废了。
焊锡膏使用常见问题分析焊膏的回流焊接是用在SMT装配工艺中的主要板级互连方法,这种焊接方法把所需要的焊接特性极好地结合在一起,这些特性包括易于加工、对各种SMT设计有广泛的兼容性,具有高的焊接可靠性以及成本低等;然而,在回流焊接被用作为最重要的SMT元件级和板级互连方法的时候,它也受到要求进一步改进焊接性能的挑战,事实上,回流焊接技术能否经受住这一挑战将决定焊膏能否继续作为首要的SMT 焊接材料,尤其是在超细微间距技术不断取得进展的情况之下。
下面我们将探讨影响改进回流焊接性能的几个主要问题,为发激发工业界研究出解决这一课题的新方法,我们分别对每个问题简要介绍如下:底面元件的固定双面回流焊接已采用多年,在此,先对第一面进行印刷布线,安装元件和软熔,然后翻过来对电路板的另一面进行加工处理,为了更加节省起见,某些工艺省去了对第一面的软熔,而是同时软熔顶面和底面,典型的例子是电路板底面上仅装有小的元件,如芯片电容器和芯片电阻器,由于印刷电路板(PCB)的设计越来越复杂,装在底面上的元件也越来越大,结果软熔时元件脱落成为一个重要的问题。
显然,元件脱落现象是由于软熔时熔化了的焊料对元件的垂直固定力不足,而垂直固定力不足可归因于元件重量增加,元件的可焊性差,焊剂的润湿性或焊料量不足等。
其中,第一个因素是最根本的原因。
如果在对后面的三个因素加以改进后仍有元件脱落现象存在,就必须使用SMT粘结剂。
显然,使用粘结剂将会使软熔时元件自对准的效果变差。
未焊满未焊满是在相邻的引线之间形成焊桥。
通常,所有能引起焊膏坍落的因素都会导致未焊满,这些因素包括:1,升温速度太快;2,焊膏的触变性能太差或是焊膏的粘度在剪切后恢复太慢;3,金属负荷或固体含量太低;4,粉料粒度分布太广;5;焊剂表面张力太小。
但是,坍落并非必然引起未焊满,在软熔时,熔化了的未焊满焊料在表面张力的推动下有断开的可能,焊料流失现象将使未焊满问题变得更加严重。
在此情况下,由于焊料流失而聚集在某一区域的过量的焊料将会使熔融焊料变得过多而不易断开。
除了引起焊膏坍落的因素而外,下面的因素也引起未满焊的常见原因:1,相对于焊点之间的空间而言,焊膏熔敷太多;2,加热温度过高;3,焊膏受热速度比电路板更快;4,焊剂润湿速度太快;5,焊剂蒸气压太低;6;焊剂的溶剂成分太高;7,焊剂树脂软化点太低。
断续润湿焊料膜的断续润湿是指有水出现在光滑的表面上(),这是由于焊料能粘附在大多数的固体金属表面上,并且在熔化了的焊料覆盖层下隐藏着某些未被润湿的点,因此,在最初用熔化的焊料来覆盖表面时,会有断续润湿现象出现。
亚稳态的熔融焊料覆盖层在最小表面能驱动力的作用下会发生收缩,不一会儿之后就聚集成分离的小球和脊状秃起物。
断续润湿也能由部件与熔化的焊料相接触时放出的气体而引起。
由于有机物的热分解或无机物的水合作用而释放的水分都会产生气体。
水蒸气是这些有关气体的最常见的成份,在焊接温度下,水蒸气具极强的氧化作用,能够氧化熔融焊料膜的表面或某些表面下的界面(典型的例子是在熔融焊料交界上的金属氧化物表面)。
常见的情况是较高的焊接温度和较长的停留时间会导致更为严重的断续润湿现象,尤其是在基体金属之中,反应速度的增加会导致更加猛烈的气体释放。
与此同时,较长的停留时间也会延长气体释放的时间。
以上两方面都会增加释放出的气体量,消除断续润湿现象的方法是:1,降低焊接温度;2,缩短软熔的停留时间;3,采用流动的惰性气氛;4,降低污染程度。
低残留物对不用清理的软熔工艺而言,为了获得装饰上或功能上的效果,常常要求低残留物,对功能要求方面的例子包括“通过在电路中测试的焊剂残留物来探查测试堆焊层以及在插入接头与堆焊层之间或在插入接头与软熔焊接点附近的通孔之间实行电接触”,较多的焊剂残渣常会导致在要实行电接触的金属表层上有过多的残留物覆盖,这会妨碍电连接的建立,在电路密度日益增加的情况下,这个问题越发受到人们的关注。
显然,不用清理的低残留物焊膏是满足这个要求的一个理想的解决办法。
然而,与此相关的软熔必要条件却使这个问题变得更加复杂化了。
为了预测在不同级别的惰性软熔气氛中低残留物焊膏的焊接性能,提出一个半经验的模型,这个模型预示,随着氧含量的降低,焊接性能会迅速地改进,然后逐渐趋于平稳,实验结果表明,随着氧浓度的降低,焊接强度和焊膏的润湿能力会有所增加,此外,焊接强度也随焊剂中固体含量的增加而增加。
实验数据所提出的模型是可比较的,并强有力地证明了模型是有效的,能够用以预测焊膏与材料的焊接性能,因此,可以断言,为了在焊接工艺中成功地采用不用清理的低残留物焊料,应当使用惰性的软熔气氛。
间隙间隙是指在元件引线与电路板焊点之间没有形成焊接点。
一般来说,这可归因于以下四方面的原因:1,焊料熔敷不足;2,引线共面性差;3,润湿不够;4,焊料损耗棗这是由预镀锡的印刷电路板上焊膏坍落,引线的芯吸作用()或焊点附近的通孔引起的,引线共面性问题是新的重量较轻的12密耳(μm)间距的四芯线扁平集成电路(Q FP棗Quad flat packs)的一个特别令人关注的问题,为了解决这个问题,提出了在装配之前用焊料来预涂覆焊点的方法(9),此法是扩大局部焊点的尺寸并沿着鼓起的焊料预覆盖区形成一个可控制的局部焊接区,并由此来抵偿引线共面性的变化和防止间隙,引线的芯吸作用可以通过减慢加热速度以及让底面比顶面受热更多来加以解决,此外,使用润湿速度较慢的焊剂,较高的活化温度或能延缓熔化的焊膏(如混有锡粉和铅粉的焊膏)也能最大限度地减少芯吸作用.在用锡铅覆盖层光整电路板之前,用焊料掩膜来覆盖连接路径也能防止由附近的通孔引起的芯吸作用。
焊料成球焊料成球是最常见的也是最棘手的问题,这指软熔工序中焊料在离主焊料熔池不远的地方凝固成大小不等的球粒;大多数的情况下,这些球粒是由焊膏中的焊料粉组成的,焊料成球使人们耽心会有电路短路、漏电和焊接点上焊料不足等问题发生,随着细微间距技术和不用清理的焊接方法的进展,人们越来越迫切地要求使用无焊料成球现象的SMT工艺。
引起焊料成球(1,2,4,10)的原因包括:1,由于电路印制工艺不当而造成的油渍;2,焊膏过多地暴露在具有氧化作用的环境中;3,焊膏过多地暴露在潮湿环境中;4,不适当的加热方法;5,加热速度太快; 6,预热断面太长;7,焊料掩膜和焊膏间的相互作用;8,焊剂活性不够; 9,焊粉氧化物或污染过多;10,尘粒太多;11,在特定的软熔处理中,焊剂里混入了不适当的挥发物;12,由于焊膏配方不当而引起的焊料坍落;13、焊膏使用前没有充分恢复至室温就打开包装使用;14、印刷厚度过厚导致“塌落”形成锡球;15、焊膏中金属含量偏低。
焊料结珠焊料结珠是在使用焊膏和SMT工艺时焊料成球的一个特殊现象.,简单地说,焊珠是指那些非常大的焊球,其上粘带有(或没有)细小的焊料球(11).它们形成在具有极低的托脚的元件如芯片电容器的周围。
焊料结珠是由焊剂排气而引起,在预热阶段这种排气作用超过了焊膏的内聚力,排气促进了焊膏在低间隙元件下形成孤立的团粒,在软熔时,熔化了的孤立焊膏再次从元件下冒出来,并聚结起。
焊接结珠的原因包括:1,印刷电路的厚度太高;2,焊点和元件重叠太多;3,在元件下涂了过多的锡膏;4,安置元件的压力太大;5,预热时温度上升速度太快;6,预热温度太高;7,在湿气从元件和阻焊料中释放出来;8,焊剂的活性太高;9,所用的粉料太细;10,金属负荷太低; 11,焊膏坍落太多;12,焊粉氧化物太多;13,溶剂蒸气压不足。
消除焊料结珠的最简易的方法也许是改变模版孔隙形状,以使在低托脚元件和焊点之间夹有较少的焊膏。
焊接角焊接抬起焊接角缝抬起指在波峰焊接后引线和焊接角焊缝从具有细微电路间距的四芯线组扁平集成电路(QFP)的焊点上完全抬起来,特别是在元件棱角附近的地方,一个可能的原因是在波峰焊前抽样检测时加在引线上的机械应力,或者是在处理电路板时所受到的机械损坏(12),在波峰焊前抽样检测时,用一个镊子划过QFP元件的引线,以确定是否所有的引线在软溶烘烤时都焊上了;其结果是产生了没有对准的焊趾,这可在从上向下观察看到,如果板的下面加热在焊接区/角焊缝的间界面上引起了部分二次软熔,那么,从电路板抬起引线和角焊缝能够减轻内在的应力,防止这个问题的一个办法是在波峰焊之后(而不是在波峰焊之前)进行抽样检查。
竖碑(Tombstoning)竖碑(Tombstoning)是指无引线元件(如片式电容器或电阻)的一端离开了衬底,甚至整个元件都支在它的一端上。
Tombstoning也称为Manhattan效应、Drawbridging 效应或St onehenge 效应,它是由软熔元件两端不均匀润湿而引起的;因此,熔融焊料的不够均衡的表面张力拉力就施加在元件的两端上,随着SM T小型化的进展,电子元件对这个问题也变得越来越敏感。
此种状况形成的原因:1、加热不均匀;2、元件问题:外形差异、重量太轻、可焊性差异;3、基板材料导热性差,基板的厚度均匀性差;4、焊盘的热容量差异较大,焊盘的可焊性差异较大;5、锡膏中助焊剂的均匀性差或活性差,两个焊盘上的锡膏厚度差异较大,锡膏太厚,印刷精度差,错位严重;6、预热温度太低;7、贴装精度差,元件偏移严重。
Ball Grid Array (BGA)成球不良BGA成球常遇到诸如未焊满,焊球不对准,焊球漏失以及焊料量不足等缺陷,这通常是由于软熔时对球体的固定力不足或自定心力不足而引起。
固定力不足可能是由低粘稠,高阻挡厚度或高放气速度造成的;而自定力不足一般由焊剂活性较弱或焊料量过低而引起。
BGA成球作用可通过单独使用焊膏或者将焊料球与焊膏以及焊料球与焊剂一起使用来实现; 正确的可行方法是将整体预成形与焊剂或焊膏一起使用。
最通用的方法看来是将焊料球与焊膏一起使用,利用锡62或锡63球焊的成球工艺产生了极好的效果。
在使用焊剂来进行锡62或锡63球焊的情况下,缺陷率随着焊剂粘度,溶剂的挥发性和间距尺寸的下降而增加,同时也随着焊剂的熔敷厚度,焊剂的活性以及焊点直径的增加而增加,在用焊膏来进行高温熔化的球焊系统中,没有观察到有焊球漏失现象出现,并且其对准精确度随焊膏熔敷厚度与溶剂挥发性,焊剂的活性,焊点的尺寸与可焊性以及金属负载的增加而增加,在使用锡63焊膏时,焊膏的粘度,间距与软熔截面对高熔化温度下的成球率几乎没有影响。
在要求采用常规的印刷棗释放工艺的情况下,易于释放的焊膏对焊膏的单独成球是至关重要的。
整体预成形的成球工艺也是很的发展的前途的。
减少焊料链接的厚度与宽度对提高成球的成功率也是相当重要的。
形成孔隙形成孔隙通常是一个与焊接接头的相关的问题。
尤其是应用SMT 技术来软熔焊膏的时候,在采用无引线陶瓷芯片的情况下,绝大部分的大孔隙(>英寸/毫米)是处于LCCC焊点和印刷电路板焊点之间,与此同时,在LCCC城堡状物附近的角焊缝中,仅有很少量的小孔隙,孔隙的存在会影响焊接接头的机械性能,并会损害接头的强度,延展性和疲劳寿命,这是因为孔隙的生长会聚结成可延伸的裂纹并导致疲劳,孔隙也会使焊料的应力和协变增加,这也是引起损坏的原因。