焊(hàn)錫珠(SOLDER BALL)現象是表(biao)面貼裝(SMT)過程中(zhōng)的主要缺陷,主(zhǔ)要✏️發生在片式(shi)📧阻容元件(CHIP)的周(zhōu)圍,由諸多因素(sù)引起。本🈲文通💋過(guò)對可能産生焊(hàn)錫💚珠的各種原(yuán)因的分析,提出(chū)相應的解決方(fang)法。
焊錫珠現象(xiàng)是表面貼裝過(guo)程中的主要缺(que)陷之一,它的産(chan)生是✨一個複雜(zá)的過程,也是最(zuì)煩人的問題🌏,要(yào)完全消除它,是(shi)非🔱常困難的。
焊(hàn)錫珠的直徑大(dà)緻在0.2mm~0.4mm 之間,也有(yǒu)超過此範圍的(de),主要集中在片(pian)🏒式阻容元件的(de)周圍。焊錫珠的(de)存在,不僅影響(xiǎng)了電子産品的(de)外觀,也對産品(pin)的質量埋下了(le)隐患。原因是現(xiàn)代化印制闆元(yuan)件密💜度高,間距(ju)小♋,焊錫珠在使(shǐ)用時可能脫落(luò),從而造成元件(jiàn)短路,影響電子(zi)産品⭕的質量。因(yīn)此,很有必要弄(nòng)⛱️清它産生的原(yuan)因,并對它🧡進行(háng)有效的控制,顯(xian)得尤爲重要了(le)。
一般來說,焊錫(xī)珠的産生原因(yīn)是多方面,綜合(he)的。焊膏的印刷(shuā)厚☎️度、焊膏的組(zǔ)成及氧化度、模(mó)闆的制作及開(kai)口、焊膏是否吸(xī)收了水分、元件(jiàn)貼裝壓力、元器(qi)件及焊盤的可(ke)焊性、再流焊溫(wen)度的設置、外界(jie)環境的影響都(dōu)可能是焊錫珠(zhu)産生的原因。
下(xià)面我就從各方(fāng)面來分焊錫珠(zhu)産生的原因及(jí)解決方法。
焊膏(gao)的選用直接影(ying)響到焊接質量(liàng)。焊膏中金屬的(de)含量、焊膏的氧(yang)化度,焊膏中合(he)金焊料粉的粒(li)度及🈚焊膏印刷(shuā)到印制闆♻️上的(de)厚度都能影響(xiang)焊珠的産生。
A、焊(hàn)膏的金屬含量(liang)。焊膏中金屬含(hán)量其質量比約(yuē)爲88%~92%,體積比🌍約爲(wei)50%。當金屬含量增(zeng)加時,焊膏的黏(nián)度增加,就能有(yǒu)效💰地抵🌈抗預熱(re)過✂️程中汽化産(chan)生的力。另外,金(jīn)屬含量的增加(jia),使金🏃♂️屬粉末♻️排(pai)列緊密,使其在(zài)熔化時更容結(jie)合而不被吹散(sàn)。此外,金屬含量(liang)的增加也可能(néng)減小焊膏印刷(shuā)後的“塌落”,因此(cǐ),不易産生焊😘錫(xi)珠。
B、焊膏的金屬(shu)氧化度。在焊膏(gāo)中,金屬氧化度(du)越高在焊😄接時(shí)金屬粉末結合(hé)阻力越大,焊膏(gāo)與焊盤及元件(jian)之間就越不浸(jìn)潤,從而導緻可(ke)焊性降低。實驗(yan)表明:焊錫珠的(de)發生率與金屬(shǔ)粉末的氧化度(dù)成正比。一般的(de),焊膏中的焊🔅料(liào)氧化度應控制(zhì)在0.05%以下,最大極(ji)限爲0.15%。
C、焊膏中金(jin)屬粉末的粒度(dù)。焊膏中粉末的(de)粒度越小,焊膏(gāo)的總體表面積(jī)就越大,從而導(dǎo)緻較細粉末的(de)氧化度較高,因(yin)而焊錫珠現象(xiàng)加劇。我們的實(shí)驗表明:選用較(jiào)細顆粒度的焊(han)膏時,更容易♻️産(chan)生焊錫粉。
D、焊膏(gāo)在印制闆上的(de)印刷厚度。焊膏(gāo)印刷後的厚度(dù)是漏闆💞印刷的(de)一個重要參數(shu),通常在0.12mm-20mm之間。焊(han)膏過厚會造成(cheng)焊膏的“塌落”,促(cu)進焊錫珠的産(chan)生。
E、焊膏中助焊(hàn)劑的量及焊劑(jì)的活性。焊劑量(liang)太多,會造成焊(hàn)膏♻️的局部塌落(luò),從而使焊錫珠(zhu)容易産生。另外(wai),焊💋劑的活性小(xiǎo)時🧑🏽🤝🧑🏻,焊劑的去氧(yang)化能力弱,從而(er)也🏃🏻容易産生錫(xī)珠🌈。免清洗焊膏(gao)的活性較松香(xiāng)型和水溶型焊(han)膏要低,因此就(jiù)更有可能産生(sheng)焊👄錫珠。
F、此外,焊(han)膏在使用前,一(yī)般冷藏在冰箱(xiāng)中,取出來以後(hou)應該使其😘恢複(fú)到室溫後打開(kai)使用,否則,焊膏(gao)容易吸收水分(fen),在再流焊錫飛(fēi)濺而産生焊錫(xī)珠。
2、模闆的制作(zuò)及開口。我們一(yi)般根據印制闆(pan)上的焊盤⛹🏻♀️來制(zhi)作🔅模闆,所以模(mó)闆的開口就是(shì)焊盤的大小。在(zai)印刷焊膏時,容(róng)易把焊膏印刷(shuā)到阻焊層上,從(cóng)而在再流焊時(shi)産生焊錫珠。因(yīn)此,我們可🏒以這(zhè)樣來制作模闆(pan),把模闆的開口(kǒu)比焊盤的實際(ji)尺寸減小10%,另外(wai),可以更改開口(kou)的外形來達到(dao)理想的效果。下(xia)面是幾種推薦(jiàn)的✏️焊盤設計:
模(mo)闆的厚度決了(le)焊膏的印刷厚(hòu)度,所以适當地(di)減小模闆🏃♀️的🔞厚(hou)⭐度也可以明顯(xiǎn)改善焊錫珠現(xian)象。我們曾經🌍進(jìn)行過這樣的實(shí)驗:起先使用0.18mm厚(hòu)的模闆,再流焊(han)後發現阻容元(yuán)件旁邊的焊錫(xī)珠比🧑🏽🤝🧑🏻較嚴重,後(hou)來,重新制作了(le)一張模闆,厚度(dù)改爲0.15mm,開口形式(shì)爲上面圖中的(de)前一🌈種設計,再(zai)流焊基本上消(xiāo)除了焊錫珠。
件(jiàn)貼裝壓力及元(yuán)器件的可焊性(xìng)。如果在貼裝時(shi)壓力太高,焊🛀膏(gao)就容易被擠壓(yā)到元件下面的(de)阻焊層上,在再(zài)流焊時焊錫熔(rong)化跑到元件的(de)周圍形成焊錫(xī)珠。解決方法可(kě)以減小貼裝時(shí)的壓🔅力,并采用(yòng)上面推薦使用(yòng)的模闆開口形(xíng)式,避免焊膏被(bèi)擠壓到焊盤外(wai)邊去。另外,元件(jian)和🔴焊盤焊性也(ye)有直接影響,如(ru)果元件和焊😍盤(pán)的氧化度嚴重(zhòng),也會造成焊錫(xi)珠的産生。經過(guo)熱風整平的焊(han)盤在焊膏印刷(shuā)後,改變了焊錫(xī)與焊劑的比‼️例(lì),使焊劑的比例(li)降低,焊盤越小(xiǎo),比例失調越嚴(yan)重,這也是産生(shēng)焊錫珠的一個(gè)原因。
再流焊溫(wen)度的設置。焊錫(xi)珠是在印制闆(pan)通過再流焊✉️時(shí)産👄生的,再流焊(hàn)可分爲四個階(jie)段:預熱、保溫、再(zai)流、冷卻。在預熱(re)階段使焊膏和(hé)元件及焊盤的(de)溫度上升到❄️1200C—1500C之(zhi)間,減小元器件(jiàn)在再流時的🆚熱(re)沖擊,在這個階(jie)段,焊膏中的焊(han)🏃♂️劑開始汽化,從(cóng)而可能使小顆(kē)粒金屬分開跑(pǎo)到元件的底下(xià),在再流時跑到(dào)元件周圍形成(chéng)焊錫珠。在這一(yi)階段,溫度上升(sheng)不能🤟太快,一般(ban)應小于1.50C/s,過快容(rong)易造成焊錫飛(fei)🐪濺,形成焊錫珠(zhu)。所以應該調整(zhěng)再流焊的溫度(dù)曲線,采取較适(shì)中的✨預熱溫度(dù)和預熱速度來(lai)控制焊錫珠的(de)産生。
外界因素(sù)的影響。一般焊(han)膏印刷時的最(zui)佳溫度爲💯250C+30C,濕度(dù)爲⛱️相對🌍濕度60%,溫(wēn)度過高,使焊膏(gao)的黏度降低,容(rong)易産生“塌落”,濕(shi)度過模高💞,焊膏(gao)容易吸收水分(fen),容易發生飛濺(jian),這都是引起焊(han)錫珠的原因🐇。另(lìng)外,印制闆暴露(lù)在空氣中較長(zhǎng)💚的時間會吸收(shōu)水分,并發生焊(hàn)⁉️盤氧化,可焊性(xing)變差,可以在1200C—1500C的(de)幹燥箱中烘烤(kao)12—14h,去除水汽。
綜上(shàng)可見,焊錫珠的(de)産生是一個極(ji)複雜的過程,我(wǒ)們在🤟調整參數(shu)時應綜合考慮(lǜ),在生産中摸索(suǒ)經驗,達到🔴對焊(hàn)錫珠⁉️的最佳控(kong)制。
文章整理:昊(hào)瑞電子 /
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