Leiterplattentechnisch - Ursachen und Behandlungsmethoden der Porosität des PCB-Schweißens

PCB-Schweißen ist der Prozess der Befestigung elektronischer Komponenten an einer Leiterplatte durch Löttechniken. Das Verfahren beinhaltet die Kombination von Komponenten mit Kupferfolie auf der Leiterplatte durch beheizte Lötstellen, um elektrische Verbindungen und mechanische Fixierung zu erreichen. PCB-Löten ist einer der unverzichtbaren Prozesse bei der Herstellung von elektronischen Geräten und elektronischen Produkten, die direkt die Qualität und Leistung der gesamten Leiterplatte beeinflusst.

Porosität ist in der Regel ein Problem im Zusammenhang mit Leiterplattenschweißverbindungen. Besonders bei der Verwendung von PCB-Technologie zum Reflowen von Lötpaste, bei bleifreien Keramikspänen, befinden sich die meisten großen Poren (*0.0005 Zoll/0.01 mm) zwischen den LCCC Lötstellen und den Leiterplattenlöteverbindungen. Gleichzeitig gibt es in der Kehlschweißung in der Nähe des LCCC Schlosses nur wenige kleine Poren. Das Vorhandensein von Poren beeinflusst die mechanischen Eigenschaften der Schweißverbindung und beschädigt die Festigkeit, Duktilität und Ermüdungslebensdauer der Verbindung. Denn das Porenwachstum verschmilzt zu dehnbaren Rissen und verursacht Ermüdung. Die Poren erhöhen auch die Spannung und Kovarianz des Lots, was auch die Ursache für Schäden ist. Die SMT-Chipverarbeitungsanlage in Shanghai wies darauf hin, dass darüber hinaus das Lot während der Erstarrung schrumpft, die Delamination des Abgases und das eingeschlossene Flussmittel beim Löten galvanischer Durchgangslöcher ebenfalls die Gründe für die Porosität sind.

Im PCB-Lötverfahren ist der Mechanismus der Porenbildung komplizierter. Im Allgemeinen werden die Poren durch den Abgas des Flusses verursacht, das in das Lot in der Sandwichstruktur während des Reflows eingeschlossen ist (2,13). Die Bildung von Poren wird hauptsächlich durch die Lötbarkeit des metallisierten Bereichs bestimmt und ändert sich mit der Abnahme der Flussaktivität, der Zunahme der Metalllast des Pulvers und der Zunahme des Abdeckbereichs unter der Führungsverbindung.

Eine Verkleinerung der Lötpartikel kann die Porosität nur erhöhen. Darüber hinaus hängt die Porenbildung auch mit der Zeitverteilung zwischen der Koaleszenz von Lötpulver und der Eliminierung von festen Metalloxiden zusammen. Je früher die Lotpaste verschmilzt, desto mehr Hohlräume bilden sich. Generell steigt der Anteil der großen Poren mit dem Anstieg der Gesamtporen. Verglichen mit der Situation, die sich aus den Analyseergebnissen der Gesamtporen ergibt, haben die lehrreichen Faktoren, die Poren verursachen, einen größeren Einfluss auf die Zuverlässigkeit von Schweißverbindungen. Einige Leiterplattenschweißunternehmen wiesen darauf hin, dass Methoden zur Kontrolle der Porenbildung umfassen:

1.Improve die Lötbarkeit von PCB-Komponenten/Hemdboden;

2.Use Fluss mit höherer Flussaktivität;

3.Reduce Lotpulveroxide;

4.Verwenden einer inerten Heizatmosphäre.

5.Verlangsamen Sie den Vorwärmprozess vor Reflow.

Verglichen mit der obigen Situation folgt die Porenbildung in BGA-Versammlung einem etwas anderen Muster. Im Allgemeinen. Bei der BGA-Baugruppe mit Zinn 63-Lötblöten werden die Poren hauptsächlich während der Montagephase auf Platinenebene erzeugt. Auf der vorverzinnten Leiterplatte nimmt die Menge an Poren im BGA-Stecker mit der Flüchtigkeit des Lösungsmittels, der Metallzusammensetzung und der Zunahme der Reflow-Temperatur zu, und sie nimmt auch mit der Abnahme der Partikelgröße zu. Dies lässt sich durch die Viskosität erklären, die die Austragsrate des Flusses bestimmt.

Gemäß diesem Modell verhindert ein Flussmittel mit einer höheren Viskosität bei der Reflow-Temperatur, dass das Flussmittel aus dem geschmolzenen Lot entladen wird. Daher erhöht die Erhöhung der Menge des eingeschlossenen Flusses die Entladungsrate. Die Möglichkeit von Gas,was zu einer größeren Porosität in der BGA-Baugruppe führt. Ohne die Lötbarkeit der festen Metallisierungszone zu berücksichtigen, scheint der Effekt der Aktivität des Flusses und der Reflow-Atmosphäre auf die Porenbildung vernachlässigbar zu sein. Der Anteil der großen Poren wird mit der Zunahme der Gesamtporen zunehmen, was darauf hinweist, dass die Faktoren, die Poren in BGA verursachen, einen größeren Einfluss auf die Zuverlässigkeit von Schweißverbindungen haben als die Analyseergebnisse der Gesamtporen zeigen. Die Auswirkungen sind ähnlich wie die Situation der leeren Stadt im SMT-Prozess.

Wenn sich die Lotpaste in einer beheizten Umgebung befindet, wird der Lotpastenfluss in fünf Stufen unterteilt. Zunächst beginnt das Lösungsmittel, das verwendet wird, um die erforderliche Viskosität und Siebdruckleistung zu erreichen, zu verdampfen, und der Temperaturanstieg muss langsam sein (etwa 3°C pro Sekunde), um Sieden und Spritzen zu begrenzen, um die Bildung von kleinen Zinnperlen zu verhindern. Darüber hinaus sind einige Komponenten empfindlicher auf innere Belastungen. Wenn die Außentemperatur der Leiterplattenkomponenten zu schnell ansteigt, verursacht dies einen Bruch.

Das Flussmittel ist aktiv und die chemische Reinigungswirkung beginnt. Das wasserlösliche Flussmittel und das nicht-saubere Flussmittel haben die gleiche Reinigungswirkung, aber die Temperatur ist etwas anders. Entfernen Sie Metalloxide und bestimmte Verunreinigungen aus den zu verklebenden Metall- und Lotpartikeln. Gute metallurgische Zinnlöteverbindungen erfordern "saubere" Oberflächen

Wenn die Temperatur weiter ansteigt, schmelzen die Lötpartikel zunächst einzeln und beginnen den Prozess der Verflüssigung und Oberflächenabsorption von Zinn. Diese deckt alle möglichen Oberflächen ab und beginnt Lötstellen zu bilden.

Diese Phase ist die wichtigste. Wenn die einzelnen Lötpartikel alle geschmolzen sind, verbinden sie sich zu flüssigem Zinn. Zu diesem Zeitpunkt beginnt die Oberflächenspannung, die Oberfläche des Lötfüßes zu bilden. Wenn der Abstand zwischen dem Bauteilstift und dem PCB-Pad 4 Millionen übersteigt, liegt es höchstwahrscheinlich an der Leiterplattenoberfläche, dass Spannung das Blei vom Pad trennt, was einen offenen Stromkreis an der Zinnpunkt verursacht. In der Kühlphase, wenn die Abkühlung schnell ist, ist die Zinnpunktfestigkeit etwas größer, aber es sollte nicht zu schnell sein, um Temperaturbelastungen innerhalb der elektronischen Komponente zu verursachen.