1、波焊焊點可靠性評估,目 錄,一 波焊技朮類型 二 焊錫的潤濕 三 焊點的形成 四 焊點不良分析,一 波焊技術(shù)類型,波焊技術(shù)中所能作業(yè)的主要六大類型,1.銲錫與膠合的不同 4.毛細管作用 2.潤濕與無潤濕 5.表面張力 3.清潔 6.潤濕的動態(tài)力平衡,二 焊錫的潤濕,2.1 潤濕 WETTING,2.2 潤濕的動態(tài)平衡,2.2.1 定義 焊錫為L:LIQUID 助焊劑為F:FLUX 基層金屬為S:SOLID BASE METAL 2.2.2 說明 Psf = Pls + Plf Cos 為液體固體上擴散的力量,銲錫角右圖固體表面呈球狀Psf Pls +Plf Cos 開始擴散 角度逐漸變小Plf

2、 Cos角度大力量開始平衡停止擴散,1. 90,如果整個系統(tǒng)力量達到平衡時90,表示Psf的值較小,其液體的擴散能力就很差 以角度來看 a. 90時 ,稱為de-wetting b. =180時 ,稱為non-wetting c. 90 180為 poorly wetted surface,2.2.3 潤濕的動態(tài)平衡,2. 90 M ,為marginal wetting,尚不能接受. 通常M都 75 ,但這種Wetting是不能接受的. 3. M ,為Good Wetting,在品質(zhì)要求較高的產(chǎn)品,M值的要求可低於75 .,由上述說明角度越小表示潤濕越好 左圖: a.是完全未潤濕, = 180

3、 b.是完全潤濕, = 0 c.是部分潤濕, 0 180 ,金屬間的形成: 由接合的表面形成銅/錫化合物,也稱為金屬間化合物(Inter metallic compound)分為Cu3Sn ,Cu6Sn5,三 焊點的形成,焊墊龜裂 金屬間化合物比銲錫或銅來得硬且脆。 因此,金屬間化合物太厚的話,焊點很容易在受到熱或機械性的壓力時,形成焊點龜裂,熱 溫度是幫助助焊劑及銲錫作用及潤濕的主要動力之一,4.1 錫瘟,基于金屬錫的無鉛合金以及目前最普遍的新合金，在低溫條件下的一種特性表現(xiàn)。溫度在零下13以下時,錫進行一種由錫( 正方體)向錫(菱形立方體)的同素異行的 轉(zhuǎn)換。 預(yù)防措施: 防止極度低溫,四

4、 焊點不良分析,4.2 錫須,一種單晶結(jié)構(gòu)在基材的表面 涂層材料上生長,通常錫須的 直徑1-5微米,可長至幾毫米. 預(yù)防措施：覆霧錫，后烘焙 處理，去應(yīng)力，下層鎳或金,4.3 Kirkendall空洞,空洞的形成是兩種相鄰 材料擴散不均勻的結(jié)果 預(yù)防措施：不要使用銀 鉛的金屬涂散,4.4 銀遷移,在高濕度并且金屬間存 在感應(yīng)電的條件下，銀 離子結(jié)晶延伸造成短路 預(yù)防措施：添加金屬鈀,4.5 爆米花效應(yīng),元件塑料封裝體內(nèi)吸 收的濕氣在快速升溫 時揮發(fā)，引起元件內(nèi) 部分層。 預(yù)防措施：檢查無 鉛焊接的濕度敏感 等級,4.6元件再熔化,波峰焊接時的溫度超過 錫膏熔點使已經(jīng)焊接的 SMD元件再熔化，在

5、 波峰焊或選擇性波峰焊 時，過長的接觸時間甚 至可能導(dǎo)致超過元件鍍 層的熔點。 預(yù)防措施：避免鉛或鉍的污染，更低的焊接溫度，檢查板面布局,4.7 銀浸析,元件或板的鍍銀層溶解于熔化 的無鉛焊料中,流動的無鉛焊料 對鍍銀層的作用尤其嚴(yán)重.焊盤 可焊性差是由于不良的鍍銀工藝 造成的.即使焊盤鍍銀完全溶解, 焊接面仍應(yīng)與焊料有良好的潤濕. 預(yù)防措施:縮短接觸時間或減低溫度.,4.8 吹氣孔,印刷電路板在焊接過程中噴出氣體.氣體有多種來源,如被吸收的水分,電鍍層中的有機物,或?qū)訅翰牧现械膿]發(fā)成分 預(yù)防措施 增加銅孔壁厚度 預(yù)烘干 縮短干燥與焊接的時間,4.9 黑焊盤,黑焊盤現(xiàn)在是指鎳金鍍層的焊盤上呈黑

6、色或灰色,從而導(dǎo)致可焊性差或焊接強度差. 預(yù)防措施: 改善鎳金鍍層或選擇其他無鉛鍍層,4.10 多孔金層,多孔金層發(fā)生在鎳金鍍層邊面的金原子沒有形成緊密結(jié)構(gòu)使鎳移到表面氧化,導(dǎo)致表面焊接不良 預(yù)防措施 改善鎳層上的鍍金層,4.11 銅氧化,銅具有優(yōu)秀的導(dǎo)熱心性和導(dǎo)電性,同時銅是一種活性很強是金屬,在空氣和水中會很快氧化.如果表面沒有鍍層或防護層,暴露的銅會很快變得不可焊接. 預(yù)防措施 在短時間內(nèi)使用.改善OSP涂層或者回流焊接時調(diào)整整個網(wǎng)板開孔以覆蓋整個焊盤.,4.12 油性/臘狀殘留,一種油性或臘狀,不揮發(fā)的殘留物,由底面固化的增塑劑或者未正?；旌系淖韬竸┙M成.其粘性可以粘住焊錫,因而形成錫

7、球甚至發(fā)絲狀橋連. 預(yù)防措施 PCB制造者要正確地烘干板子 阻焊層有足夠的催化劑或硬化劑,4.13 焊錫過量,焊點上焊料過多可能由于焊錫分離條件不 好或過孔壁破裂造成.返工也并不能提高焊點可靠性,所以不建議返工. 預(yù)防措施: 優(yōu)化排流措施,4.14 橋接,引腳或焊盤間的連錫造成短路,發(fā)生于焊錫在固化前未能從兩個或多個引腳間分離. 預(yù)防措施 正確的設(shè)計; 引腳的長度短,小焊盤,擴大腳間距. 使用帶條形分錫或篩網(wǎng)的噴嘴. 使用強助焊劑和正確的用量.,4.15 焊角翹離,由于焊接后板的冷卻和收縮,焊點從PCB翹離.焊角翹離的根本原因是使用的熱膨脹系數(shù)不匹配. 預(yù)防措施: 避免Bi和其它熔點合金化合物. 不要使用SnPb鍍層的元件. 保持低焊接溫度.,4.16 焊角翹起,由于焊接后板的收縮和冷卻,焊盤翹離的根本原因是使用的熱膨脹系數(shù)不匹配. 預(yù)防措施: 避免低熔點合金化合物,優(yōu)化材料的選擇,保持低焊接溫度.,4.17 填孔不足,焊錫沒有延金屬過孔向上流到板的上表面,沒有形成完整的焊點. 預(yù)防措施: 提高焊接溫度,增強助焊劑活性(檢查預(yù)熱設(shè)定),4.18 錫網(wǎng),焊錫氧化并且粘在阻焊層上形成網(wǎng)或條狀.在噴嘴幾乎接觸到板的邊緣部位容易被污染,該區(qū)域的助焊劑活性也降低. 預(yù)防措施: 噴嘴外圍需要