焊錫珠(SOLDER BALL)現(xian)象是表面(mian)貼裝(SMT)過程(cheng)中的主要(yao)缺陷,主要(yao)發💚生在片(pian)式阻容元(yuan)件(CHIP)的周圍(wei),由諸多因(yin)素引起。本(ben)文通過對(dui)可能産生(sheng)焊錫珠的(de)各種原因(yin)的分析,提(ti)出相應的(de)解決方法(fa)。
焊錫珠現(xian)象是表面(mian)貼裝過程(cheng)中的主要(yao)缺陷之一(yi),它🌈的産生(sheng)是一個複(fu)雜的過程(cheng),也是最煩(fan)人的問題(ti),要完全消(xiao)除它,是非(fei)常困😍難的(de)。
焊錫珠的(de)直徑大緻(zhi)在0.2mm~0.4mm 之間,也(ye)有超過此(ci)範圍的,主(zhu)要集中在(zai)片📱式阻容(rong)元件的周(zhou)圍。焊錫珠(zhu)的存在,不(bu)僅影響了(le)電子産品(pin)的外觀,也(ye)對産品的(de)質量埋下(xia)了隐患。原(yuan)因是現代(dai)化🈲印制闆(pan)元件密度(du)高,間距小(xiao),焊錫珠在(zai)使用時可(ke)能脫落,從(cong)而造成元(yuan)件短路,影(ying)響電子産(chan)品的質量(liang)。因此☀️,很有(you)必要弄清(qing)它産生的(de)😘原因,并對(dui)它進行有(you)效的控制(zhi),顯得尤爲(wei)重要了。
一(yi)般來說,焊(han)錫珠的産(chan)生原因是(shi)多方面,綜(zong)合的。焊膏(gao)的印刷厚(hou)度、焊膏的(de)組成及氧(yang)化度、模闆(pan)的制作及(ji)開♉口、焊膏(gao)是❗否吸收(shou)了水分、元(yuan)件貼裝壓(ya)力、元器件(jian)及焊🆚盤的(de)可🔞焊性、再(zai)💛流焊溫度(du)的設📧置、外(wai)界環境的(de)影響都可(ke)能是焊☔錫(xi)珠産生的(de)原因。
下面(mian)我就從各(ge)方面來分(fen)焊錫珠産(chan)生的原因(yin)及解決方(fang)法。
焊膏的(de)選用直接(jie)影響到焊(han)接質量。焊(han)膏中金屬(shu)的⭐含🛀量、焊(han)🛀🏻膏的氧化(hua)度,焊膏中(zhong)合金焊料(liao)粉的粒度(du)及焊膏印(yin)刷🈲到印制(zhi)闆上的厚(hou)度都能影(ying)響焊珠的(de)産生。
A、焊膏(gao)的金屬含(han)量。焊膏中(zhong)金屬含量(liang)其質量比(bi)約爲88%~92%,體積(ji)比約爲📐50%。當(dang)金屬含量(liang)增加時,焊(han)膏的黏度(du)增加❤️,就能(neng)有效👉地抵(di)✨抗預🏃🏻熱過(guo)程中汽化(hua)産生的力(li)。另外,金屬(shu)含⁉️量的增(zeng)加,使金屬(shu)粉末排列(lie)緊📱密,使其(qi)在熔化時(shi)更容結合(he)而不被吹(chui)散。此外,金(jin)屬含量的(de)增加也可(ke)能減小焊(han)膏印刷後(hou)的“塌落”,因(yin)此,不易産(chan)生焊錫珠(zhu)。
B、焊膏的金(jin)屬氧化度(du)。在焊膏中(zhong),金屬氧化(hua)度越高在(zai)焊接時金(jin)屬粉末結(jie)合阻力越(yue)大,焊膏與(yu)焊盤及元(yuan)件之間就(jiu)越不浸潤(run)🤟,從而導緻(zhi)可焊性降(jiang)低。實驗表(biao)明:焊錫珠(zhu)的發生率(lü)與金屬粉(fen)末的氧化(hua)度成正比(bi)㊙️。一般的,焊(han)膏中的焊(han)料氧化度(du)應控制在(zai)0.05%以下,最大(da)極限爲0.15%。
C、焊(han)膏中金屬(shu)粉末的粒(li)度。焊膏中(zhong)粉末的粒(li)度越小🛀🏻,焊(han)膏的總體(ti)表面積就(jiu)越大,從而(er)導緻較細(xi)粉末的氧(yang)化度較高(gao),因✂️而焊錫(xi)珠👨❤️👨現象加(jia)劇。我們的(de)實驗表明(ming):選用較細(xi)顆粒度的(de)焊膏時,更(geng)容易産生(sheng)焊錫粉。
D、焊(han)膏在印制(zhi)闆上的印(yin)刷厚度。焊(han)膏印刷後(hou)的厚度👣是(shi)🌈漏闆印刷(shua)☂️的一個重(zhong)要參數,通(tong)常在0.12mm-20mm之間(jian)。焊膏過厚(hou)會造成焊(han)膏的“塌落(luo)”,促進焊錫(xi)珠的産生(sheng)。
E、焊膏中助(zhu)焊劑的量(liang)及焊劑的(de)活性。焊劑(ji)量太多,會(hui)造成焊膏(gao)的局部塌(ta)落,從而使(shi)焊錫珠容(rong)易産生。另(ling)外,焊劑的(de)活性小時(shi),焊劑的去(qu)氧化能力(li)弱,從而也(ye)容易産生(sheng)錫珠。免清(qing)洗焊膏的(de)❄️活性較松(song)香型和水(shui)溶型焊膏(gao)要低,因此(ci)就更有可(ke)能産生焊(han)🏃🏻錫珠。
F、此外(wai),焊膏在使(shi)用前,一般(ban)冷藏在冰(bing)箱中,取出(chu)來以後應(ying)該使🧑🏾🤝🧑🏼其恢(hui)複到室溫(wen)後打開使(shi)用,否則,焊(han)膏容易吸(xi)收水分,在(zai)再流焊錫(xi)飛濺而産(chan)生焊錫珠(zhu)。
2、模闆的制(zhi)作及開口(kou)。我們一般(ban)根據印制(zhi)闆上的焊(han)盤來🚶♀️制作(zuo)模闆,所以(yi)模闆的開(kai)口就是焊(han)盤的大小(xiao)。在印刷焊(han)膏時,容易(yi)把焊膏印(yin)刷到阻焊(han)層上,從而(er)在再流焊(han)時産生焊(han)錫珠。因此(ci),我們可以(yi)這樣來制(zhi)作模闆,把(ba)模闆的開(kai)口比焊盤(pan)的實際尺(chi)🐅寸減小10%,另(ling)外,可以更(geng)改開口的(de)外形來達(da)到理想的(de)效果。下面(mian)🔞是幾種推(tui)薦⭕的焊盤(pan)設計:
模闆(pan)的厚度決(jue)了焊膏的(de)印刷厚度(du),所以适當(dang)地減小模(mo)闆的✂️厚度(du)也可以明(ming)顯改善焊(han)錫珠現象(xiang)。我們曾經(jing)進行過這(zhe)樣的實驗(yan):起先使用(yong)0.18mm厚的模闆(pan),再流焊後(hou)發現阻容(rong)元件旁邊(bian)的焊錫珠(zhu)比較嚴重(zhong),後來,重新(xin)制作🔞了一(yi)張模🏃🏻♂️闆,厚(hou)度改爲0.15mm,開(kai)口形式爲(wei)上面♍圖中(zhong)的前一⭕種(zhong)設計,再流(liu)焊基本上(shang)消除了焊(han)錫珠。
件貼(tie)裝壓力及(ji)元器件的(de)可焊性。如(ru)果在貼裝(zhuang)時壓🥰力太(tai)高,焊膏就(jiu)容易被擠(ji)壓到元件(jian)下面的阻(zu)焊層上,在(zai)再流焊時(shi)♌焊錫♊熔化(hua)跑到元件(jian)的周圍形(xing)成焊錫珠(zhu)。解♉決方法(fa)可以減🥵小(xiao)貼裝時的(de)壓力,并采(cai)用上面推(tui)薦使用的(de)模闆‼️開口(kou)形式🏃♂️,避免(mian)焊膏被擠(ji)壓到焊盤(pan)外邊去。另(ling)外,元件和(he)焊盤焊性(xing)也有直接(jie)影響,如果(guo)元件和焊(han)盤的氧化(hua)度嚴重,也(ye)會造成焊(han)錫珠的産(chan)生。經過熱(re)風整平的(de)🌈焊盤在焊(han)✂️膏印刷後(hou),改變💰了焊(han)錫與焊劑(ji)的比例,使(shi)焊劑的比(bi)例降低,焊(han)盤越小,比(bi)例失🚩調越(yue)嚴重,這也(ye)是産生焊(han)錫珠的一(yi)☀️個原因。
再(zai)流焊溫度(du)的設置。焊(han)錫珠是在(zai)印制闆通(tong)過再流焊(han)時産生的(de),再流焊可(ke)分爲四個(ge)階段:預熱(re)、保溫、再流(liu)、冷卻。在預(yu)熱階段使(shi)焊膏和元(yuan)件及焊盤(pan)的溫度上(shang)升到1200C—1500C之間(jian),減小元器(qi)件在再流(liu)時的熱沖(chong)擊,在這個(ge)階段,焊膏(gao)中的焊劑(ji)開始汽化(hua),從而可能(neng)使小顆粒(li)金屬分開(kai)✍️跑到元件(jian)的底下,在(zai)再流時跑(pao)到元件周(zhou)圍形成焊(han)🏃🏻錫🔴珠。在這(zhe)一階段,溫(wen)度上升不(bu)能太快,一(yi)般應小于(yu)1.50C/s,過快容易(yi)造成焊錫(xi)飛濺,形成(cheng)焊錫珠。所(suo)以應該調(diao)整再流👉焊(han)的溫度曲(qu)線,采取較(jiao)适中的預(yu)熱溫度和(he)預熱速度(du)來控制🔆焊(han)錫珠的産(chan)生。
外界因(yin)素的影響(xiang)。一般焊膏(gao)印刷時的(de)最佳溫度(du)爲250C+30C,濕💃🏻度🔞爲(wei)相對濕度(du)60%,溫度過高(gao),使焊膏的(de)黏度降低(di),容易産生(sheng)“塌落”,濕度(du)過模高,焊(han)膏容易吸(xi)收水分,容(rong)易發生飛(fei)濺,這都是(shi)引起🤟焊錫(xi)珠的原因(yin)。另外,印制(zhi)闆🐇暴露在(zai)空氣中較(jiao)長的時間(jian)會🏃♀️吸收水(shui)分,并發生(sheng)焊盤氧化(hua),可焊性變(bian)差,可以在(zai)1200C—1500C的幹燥箱(xiang)✊中烘烤12—14h,去(qu)除水汽。
綜(zong)上可見,焊(han)錫珠的産(chan)生是一個(ge)極複雜的(de)過程,我們(men)🌈在調❗整參(can)數時應綜(zong)合考慮,在(zai)生産中摸(mo)索經驗,達(da)到♍對焊錫(xi)珠的最佳(jia)控制。
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