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錫膏焊接空洞的分析

  本文從幾種典型的BGA焊接空洞案例出發,探討了分析導致BGA空洞的根本原因和基本的改善方向,解讀了關于BGA空洞的危害、接受標準及檢查方式,并給出了焊接空洞發生時PCB的處理建議和BGA返修臺推薦。

  錫膏焊接空洞中的氣體存在可能會在熱循環過程中產生收縮和膨脹的應力作用空洞存在的地方便會成為應力集中點,并有可能成為產生應力裂紋的根本原因, 但是空洞的存在由于減小了焊料球所延伸的過分空間也就減小了焊料球上的機械應力。
錫膏焊接空洞的分析
  IPC-7095中規定空洞的接收/拒收標準主要考慮兩點:就是空洞的位置及尺寸??斩床徽撌谴嬖谑裁次恢?是在焊料球中間或是在焊盤層或組件層,視空洞尺寸及數量不同都會造成質量和可靠性的影響。

  焊球內部允許有小尺寸的焊球存在??斩此伎臻g與焊球空間的比例可以按如下方法計算:例如空洞的直徑是焊球直徑的50%,那么空洞所占的面積是焊球的面積的25%。

  IPC標準規定的接收標準為:焊盤層的空洞不能大于10%的焊球面積,也即空洞的直徑不能超過30%的焊球直徑。當焊盤層空洞的面積超過焊球面積的25%時就視為一種缺陷,這時空洞的存在會對焊點的機械或電的可靠性造成隱患。在焊盤層空洞的面積在10%~25%的焊球面積時應著力改進工藝,消除或減少空洞。

  根據溫度曲線,考慮到保溫時間有點短及最高溫度偏低,因此將保溫區溫度及回流溫度升高對比發現空洞數量并無明顯變化,在此之間基于提高溫度并降低鏈速的原則,試了多組試驗,結果空洞數量均無明顯變化。

  錫膏在使用量控制不當時也很容易出現焊點空洞的現象,少量的空洞的出現對焊點不會造成太大影響,大量出現就會影響到焊點可靠性,錫膏焊點空洞的產生的原因是什么呢?

  錫膏產生焊點空洞原因

  1.中助焊劑比例偏大,難以在焊點凝固之前完全逸出;

  2.預熱溫度偏低,助焊劑中的溶劑難以完全揮發,停留在焊點內部就會造成填充空洞現象;

  3.無鉛回流焊錫合金凝固時一般存在有4%的體積收縮,如果最后凝固區域位于焊點內部也會產生空洞;

  4.操作過程中沾染的有機物同樣會產生空洞現象;

  5.焊接時間過短,氣體逸出的時間不夠同樣會產生填充空洞;

  錫膏產生焊點空洞預防措施:

  1.調整工藝參數,控制好預熱溫度以及焊接條件;

  2.中助焊劑的比例要適當;

  3.避免操作過程中的污染情況發生。

  在錫膏印刷的時候,零件部品在植裝時,置件壓力過大,錫膏因此受到擠壓。當進入回焊爐加熱時,零件部品溫度上升通常比基板來得快,而零件部品下方溫度上升較慢,接著,零件部品的導體(極體)與錫膏直接接觸的地方,助焊膏因溫度上升因溫度上升粘度降低,又因部品零件導體上方溫度較高而爬升靠近,所以錫膏的是由最高PAD外側開始熔融。

  熔融焊錫開始向零件部品的導體處往上爬,熔融焊錫形成像墻壁一般,接著未熔融焊錫中的助焊膏動向,因熔融焊錫而阻斷停止流動,所以助焊膏無法向外流。當然所產生揮發溶劑(GAS)也因熔融焊錫而阻斷包覆。

  錫膏的熔融方向是向PAD內部進行,助焊膏也向內部擠壓,(GAS)也向內側移動,導致零件部品下方因力量而使熔融焊錫下降,又因吃錫不良,零件部品停止下降,產生逆流,是的焊錫移動,從而導致錫珠產生。

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