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锡膏焊接工艺分析发布时间:2017-10-25 10:25:40


随着欧洲环境立法,如RoHS以及PCB市场力量,正在推动走向无铅焊料的转化。电子产品导入无铅制程后,由于无铅焊料的特性,如熔点高、润湿性差、工艺窗口窄等,焊接过程出现了无铅焊接特有的缺陷及水平,如锡珠、焊点粗糙、漏焊和少锡,以及空洞等。


以下几点请注意,容易导致焊接不良:
1、焊盘镀层厚度不够,导致焊接不良

倒装基板焊盘表面镀层厚度不够,如锡厚不够,将导致高温下熔融时锡不够,芯片与焊盘不能很好地焊接.对于焊盘表面锡厚根据芯片尺寸的PN极做出相对应的调整。


2、焊盘表面脏,造成锡层不浸润 
板面清洗不干净,如基板未过清洗线等,将造成焊盘表面杂质残留.焊接不良. 


3、偏位上焊盘,引起焊接不良
偏位上贴装芯片的焊盘,也将引起焊接不良。


4、焊盘不牢残缺,引起芯片焊不上或焊


5、定位孔与图形间距不符合要求,造成印锡膏偏位而短路


方法:

1.用X-ray无损观察

2.用SEM-EDS做切片观察

3.用DSC做熔点分析



通过对失效灯珠进行切片观察可发现灯珠焊锡层内部存在不熔融的现象,这会导致焊锡的热阻增高、导热系数下降。



空洞形成的因素:

1.助焊剂挥发
一般认为,在回流区FLUX已经被消耗殆尽,锡膏的粘度发生了较大变化,此时FLUX中有机物高温裂解后产生的气泡无法及时逸出,被包围在锡球中,冷却后就形成空洞。研究发现,空洞的产生与焊料本身的表面张力有着直接的联系。锡膏的表面张力越大,高温裂解的气泡被团团包围在锡球之中,就越难逸出焊球。相比有铅焊料,无铅焊料比重小、表面张力大(无铅:4.60*10-3N/260℃,有铅:3.80*10-3N/260℃),已经陷入高温裂解的气泡,由于无铅焊料颗粒小、空隙少,加之较高的表面张力,逃逸到外面的几率就更小。这也是通常无铅工艺空洞发生几率及严重程度高于有铅的原因。


2.水汽挥发
PCB本身吸潮或盲孔残留的药水,如果在加工过程中不能将其完全烘烤出来,回流焊接过程中受高温产生挥发,同样也会在盲孔上方形成空洞。


此外,如果焊膏使用方法不当,车间温湿度失控等,也会导致锡膏吸收过多空气中的水分,从而使回流焊后产生空洞的几率大大增加。


3.柯肯达尔效应
柯肯达尔效应指两种扩散速率不同的金属在扩散过程中会形成缺陷的现象,由其形成的空洞一般接近不同金属的界面间,是由不同扩散速率的金属元素在生成界面合金层时所产生的微小空洞,通常X-Ray无法检测,必须采用扫描电镜才能观察清楚。


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