焊膏回流焊接是SMT组装工艺中使用的主要板级互连方法。这种焊接方法完美地结合了所需的焊接特性,包括易于加工、与各种SMT设计的广泛兼容性、高焊接可靠性和低成本。然而,当再流焊作为最重要的SMT元件级和板级互连方法时,也面临着进一步提高焊接性能的挑战。事实上,再流焊技术能否经受住这种挑战,将决定焊膏能否继续作为首要的SMT焊接材料,尤其是随着超细间距技术的不断进步。下面,我们将讨论影响回流焊性能提高的几个主要问题。为了刺激工业界开发新的方法来解决这个问题,我们将每个问题简要介绍如下:
底面元件的固定
双面回流焊接已经使用了很多年。在这里,第一面被印刷和布线,元件被安装和回流,然后电路板的另一面被翻转进行处理。为了省钱,一些工艺省略了回流第一面,而是同时回流顶面和底面。一个典型的例子是,只有小元件,如芯片电容和芯片电阻,安装在电路板的底部。因为印刷电路板(PCB)的设计越来越复杂,所以需要安装电路板。显然,元件脱落的现象是由于软熔时熔化的焊料对元件的垂直固定力不足,而垂直固定力不足又可归结为元件重量增加、元件可焊性差、助焊剂润湿性不足或焊料量不足等。其中,第一个因素是根本原因。如果在改善后三个因素后元件仍然脱落,则必须使用SMT粘合剂。显然,使用粘合剂会使元件在回流时的自对准效果变差。
不完全焊接
Underwelding是指在相邻引线之间形成焊接桥。通常情况下,所有能导致焊膏塌落的因素都会导致焊接不完全。这些因素包括:1。升温速度太快;2.锡膏触变性太差或剪切后锡膏粘度恢复太慢;3.金属负载或固体含量太低;4、粉末的粒度分布过宽;5;焊剂的表面张力太小。但是,塌落度不一定会导致焊接不完全。软熔过程中,熔化的未焊钎料可能在表面张力的推动下断裂,钎料流失现象会使未焊透问题更加严重。这种情况下,由于焊料损耗而堆积在一定区域的多余焊料会使熔化的焊料过多而容易断裂。
除了导致焊膏塌落的因素外,以下因素也是导致欠焊的常见原因:1。与焊点间距相比,锡膏沉积过多;2、加热温度过高;3、锡膏加热速度比电路板快;4、助焊剂润湿速度太快;5.焊剂蒸气压太低;6;助焊剂的溶剂成分过高;7.助焊剂树脂的软化点太低。
间歇润湿
焊料膜的间歇性润湿意味着光滑表面上会出现水(1.4.5。).这是因为焊料可以粘附到大多数固体金属表面,一些未润湿的点隐藏在熔化的焊料涂层下。因此,当表面最初被熔化的焊料覆盖时,会发生间歇性润湿。在最小表面能驱动力的作用下,亚稳态的熔融焊料涂层会收缩,很快就会聚集成分离的球和脊。当元件与熔化的焊料接触时,散发出的气体也会导致间歇性润湿。有机物热分解或无机物水合释放的水会产生气体。水蒸气是这些相关气体中最常见的成分。在焊接温度下,水蒸气具有很强的氧化作用,可以氧化熔融焊料膜的表面或一些亚表面界面(典型的例子是熔融焊料界面处的金属氧化物表面)。常见的是较高的焊接温度和较长的停留时间会导致更严重的间歇润湿现象,尤其是在母材中,反应速度的提高会导致更剧烈的气体释放。同时,较长的停留时间也会延长气体释放的时间。以上两个方面都会增加气体释放量,消除间歇性湿化的方法有:1。降低焊接温度;2、缩短软熔停留时间;3、采用流动的惰性气氛;4.降低污染水平。
低残留
对于不需要清洗的回流工艺,为了获得装饰或功能效果,通常需要低残留。功能要求的例子包括“通过电路中测试的助焊剂残留物探测测试堆焊层,并在插件接头和堆焊层之间或在回流焊接点附近的插件接头和通孔之间进行电接触”。更多的助焊剂残留物通常会导致过量的残留物覆盖在待进行电接触的金属表面层上,这将阻碍电连接的建立。随着电路密度的增加。
显然,免清洗低残留焊锡膏是满足这一要求的理想解决方案。然而,与软熔化相关的必要条件使这个问题变得更加复杂。为了预测低残留焊膏在不同惰性软熔气氛下的焊接性能,提出了一个半经验模型。该模型预测随着氧含量的降低,焊接性能会迅速提高,然后逐渐趋于稳定。实验结果表明,随着氧浓度的降低,锡膏的焊接强度和润湿能力都会增加。另外,钎焊强度也会随着助焊剂中固含量的增加而增加。实验数据所提出的模型具有可比性,有力地证明了该模型的有效性,可用于预测焊膏及材料的焊接性能。因此,可以断言,为了在焊接过程中成功地采用低残留焊料而无需清洗,应该使用惰性软熔化气氛。
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