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如何控制无铅回流焊点质量

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时间:2019-06-10 09:42:10      来源:广晟德

由于无铅回流焊工艺有“再流动“及“自定位效应“的特点,使无铅回流焊工艺对贴装精度要求比较宽松,比较容易实现焊接的高度自动化与高速度。同时也正因为再流动及自定位效应的特点,回流焊工艺对焊盘设计、元器件标准化、元器件端头与印制板质量、焊料质量以及工艺参数的设置有更严格的要求。广晟德这里与大家分享一下如何控制无铅回流焊点质量。

无铅回流焊

无铅回流焊



无铅回流焊点质量的判断
  
目前业界多数用来对焊接结果进行把关的手段,是采用MVI(目视)或AOI(自动光学检测),配合以ICT(在线电性测试)和FT(功能测试)。前者属于外观检验,虽然可以检出部分工艺问题,但还不能覆盖所有的外观故障模式。能力较强的是使用显微镜人工目检的做法。不过由于速度和成本关系并没有被采用。AOI速度效率虽然较好,但检出率还不太理想。后面的两种检测属于电性检测而非工艺检测。也就是是说,工艺问题必须要严重到在检测时已经造成电性问题或差异,这工艺问题才能被这两种方法检出。比如说,焊点太小的工艺问题,大部分时候并未能造成电性问题或差异。像这类工艺问题就无法被识别或检出。不论是前者的外观检测或是后者的电性检测,他们对焊点的寿命都还无法具有较高的检出率。先前我们谈到质量的外部和内部结构因素。在内部结构因素上,这些常用的做法都缺乏检验能力。所以严格来说,目前我们的检查技术,是无法提供足够的质量保证的。

无铅回流焊焊点质量的保证

1.足够和良好的润湿;足够和良好的润湿,是让我们知道,可焊性,状况的重要指示。一个未润湿的焊点很难有足够的IMC形成,这也就间接告诉我们焊接质量是差的。这里要提醒一点,有润湿迹象虽然表示可焊性存在,但还不能完全表示IMC的合格。而IMC形成的程度或状况,才是决定焊点可靠性的关键。这是外观检查能力的一个重要限制。
  
2.适当的焊点大小;焊点的大小,直接决定焊点的机械强度,以及承受疲劳断裂和蠕变的能力。在无铅回流焊接技术中,一般焊点的材料多来自锡膏的印刷量。在和器件焊端材料匹配不理想的情况下,大焊点有时候也可以起着缓冲质量问题的作用。从以上的观点上,我们希望焊点偏大为佳。不过太大的焊点也可能带来问题。例如影响润湿的检查性,以及容易造成吸锡、桥接等工艺问题,甚至还可能缩短电迁移故障寿命等。
  
3.良好的外形轮廓。焊点的外形轮廓也很重要。由于在使用中,焊点结构内部的各部分所承受的应力并不一样,以上提到的,焊点大小,因素还必须和这,外形轮廓,因素一并考虑。例如一个,少锡,出现在翼型引脚,足尖,的问题,在可靠性考虑上就没有出现在,足跟,部位来的严重。

无铅回流焊焊点质量的内部结构因素
  
1.适当的金属间合金层;金属间合金IMC的形成状况,是决定焊点机械强度的关键。不同的金属会形成不同成分组合的IMC,而其强度也有所不同。所以在选择器件、PCB焊盘镀层金属和锡膏金属的匹配上是个确保质量的重要工作。在选对适当的材料后,接下来的问题就是通过焊接工艺的控制,使IMC形成良好的厚度了。IMC未形成时我们称该焊点为,虚焊,,其结构是不坚固的。但由于IMC本身是个脆弱的金属,所以一旦形成太厚时,焊点也容易在IMC结构中断裂。所以控制IMC厚度便成了焊接工艺中的一个重点。
  
2.充实的焊点内部结构;焊点的内部必须是,实,的。由于在无铅回流焊接工艺中,锡膏和PCB材料等会有发出气体的现象,在焊点外观看来适当合格的情况下,其内部有可能因为这些气体的散发而充气,出现一些大大小小的气孔。使该焊点的性能实际上类似,焊点小,的情况,可靠性受到威胁。
  
3.焊点内部的微晶结构.焊点的微晶结构,受到加热温度、时间以及热冷速率的影响。不同粗细的结构也出现不同的抗疲劳能力。这问题在传统锡铅中的影响不是很大。不过在进入无铅技术后,有报告指出对某些合金材料是敏感的。用户在选择无铅材料时最好按本身情况给于必要的评估考虑
  
“非焊点“质量方面。我们所关心的材料(器件和PCB)的耐热性。作为用户,一般我们是在DFM(可制造性设计)流程中,在选择时向供应商索取这方面的技术资料。而目前供应商较流行的做法,是提供给用户一个类似,回流曲线,的标准,上面标示了温度和时间极限,供用户跟从使用。其实这种做法有待改进。因为器件并非单一材料,而是由不同材料、有结构性设计和工艺加工过的,产品,。目前这种耐热性指标描述法,并不能很精确的控制和保证质量。 大家现在该知道的,是我们必须有个耐热指标来跟从和控制我们的焊接工艺。

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