Technologie PCBA - SMT sur assemblage hybride BGA sans plomb et sans plomb

1 Introduction

Le procédé sans plomb SMT est déjà largement utilisé, mais le procédé au plomb est toujours utilisé dans le domaine de la fabrication électronique militaire, mais les composants ne peuvent pas être achetés avec du plomb. Il existe un phénomène de coexistence du plomb et de l'absence de plomb. À l'heure actuelle, j'ai tous les dispositifs BGA plomb / sans plomb qui sont couramment utilisés pour l'assemblage de joints, et parce que le point de fusion des billes de soudure sans plomb est différent de celui des billes de soudure sans plomb, par exemple, le point de fusion d'un BGA sans plomb utilisant un alliage Sn - Ag - Cu est 217 degrés Celsius plus élevé que le sn63 - 37pb. Le point de fusion des billes de soudure d'un BGA en plomb allié est 183 degrés Celsius. Si vous utilisez la courbe de température de la soudure sn63 - 37pb, la température maximale est généralement de 210 ½ 230 degrés Celsius. Supposons que la température de pointe du PBGA soit de 220 degrés Celsius, lorsque la température monte jusqu'à ce que la pâte à souder Sn - 37pb imprimée sur les Plots commence à fondre à 183 degrés Celsius. À ce stade, les billes de soudure Sn - Ag - Cu de PBGA sans plomb n'ont pas encore fondu; Lorsque la température monte à 220 degrés Celsius, la température commencera à baisser en fonction du processus de plomb. La soudure est terminée et la bille de soudure sans plomb vient de fondre. Bien que le point de fusion nominal de l'alliage Sn - Ag - Cu soit de 217 degrés Celsius, l'alliage Sn - Ag - Cu n'est en fait pas un véritable alliage eutectique. La plage de température du liquidus est de 216 ½ 220 degrés Celsius. Ainsi, la température à la fin du refroidissement et de la cuisson de la sonde est exactement celle à laquelle la bille de soudure sans plomb Sn - Ag - Cu vient de fondre et elle est à l'état pâteux où coexistent les phases solide et liquide. Lorsque la boule de soudure fond, elle commence à couler en raison de la gravité de l'appareil. Au cours du processus d'affaissement du dispositif, le PCB a subi une légère vibration ou une légère déformation qui a détruit la structure d'interface de soudure originale sur les côtés du composant PBGA et n'a pas pu former de nouveau métal d'interface. La couche inter - alliage peut provoquer une défaillance du PBGA et d'un côté du point de soudure. Comme on peut le voir ci - dessus, dans le processus d'assemblage mixte plomb / plomb, les caractéristiques de température des deux soudures doivent être prises en compte et les petites fenêtres de processus sont plus difficiles.

Pour obtenir des produits de soudage fiables dans l'assemblage mixte, il faut non seulement prêter attention à l'assemblage et au lien de soudage, mais également commencer par les trois liens avant, moyen et arrière de l'assemblage, renforcer le contrôle de l'ensemble du processus, le traiter différemment selon les circonstances spécifiques, ajuster rapidement le plan de production de l'assemblage pour le rendre plus ciblé, On obtient ainsi un produit fiable. Ce qui suit, en prenant l'exemple des tests de processus, énumère séparément les points à surveiller pour renforcer le contrôle dans les différents maillons.

2 essais de processus

2.1 Introduction aux essais

Il existe deux cas de montage hybride plomb / BGA sans plomb. L'un est que le nombre de dispositifs sans plomb est majoritaire ou qu'il existe des dispositifs BGA sans plomb de grande taille et que le soudage est effectué à l'aide d'une courbe de procédé de soudage compatible, qui est la courbe de procédé sans plomb. Sur la base d'une augmentation raisonnable de la température, de sorte que la température de pointe est contrôlée dans la gamme de 230 - 235 degrés Celsius, de sorte que le dispositif BGA sans plomb ne soit pas endommagé tout en respectant la température de reflux requise pour le dispositif BGA sans plomb, permettant ainsi une meilleure soudure; Le second est le nombre de dispositifs au plomb dans la plupart des cas, les dispositifs BGA sans plomb sont de petite taille et peuvent être convertis en dispositifs au plomb par un processus de broyage à billes, puis soudés à l'aide de courbes de processus au plomb.

Dans cette expérience, deux types de plaques de test ont été utilisés: PCB2, pcb4, la taille de la plaque de test est de 100 * 150 mm, le dispositif utilise sn63 - 37pb étain - plomb et Sn - Ag - Cu matériau de bille de soudure PBGA sans plomb, l'épaisseur du PCB est de 1,6 mm.

2.1.1 sélection des plaques d'essai

2.1.2 situation de l'équipement

PCB2: D2, D3, D5 sont des feuilles de blindage sans plomb et D1 et D6 sont des feuilles de blindage sans plomb pour le soudage après billes de soudage.

Pcb4: D2, D3, D7 sont des chips sans plomb et D1, D5, D6 et D8 sont des chips sans plomb.

2.2 préparation avant assemblage

La carte de circuit imprimé et l'équipement BGA lui - même doivent être vérifiés avant l'assemblage. Les vérifications spécifiques sont les suivantes.

(1) carte de circuit imprimé: la surface de la carte ne doit pas être déformée de manière significative; Il ne doit pas y avoir de court - circuit ou de circuit ouvert sur les Plots; Il ne doit pas y avoir de caractères, de masques de soudage et d'autres contaminations sur les Plots; Oxydation sévère, mauvaise qualité de traitement, contamination de surface grave, carte de circuit imprimé avec d'autres problèmes de qualité ne peut pas être assemblé, traité par des produits non conformes (comme le montre la figure 2); Pour les cartes de circuit imprimé avec une surface sale, extrudez - les avec des boules de coton absorbant imbibées d'éthanol anhydre avant de les souder. Après le nettoyage 2 - 3 fois, assurez - vous que la surface de la carte de circuit imprimé est propre avant le soudage.

(2) composants BGA: différenciez les composants BGA à assembler du plomb / sans plomb et vérifiez l'oxydation et les défauts des billes de soudage BGA.

2.3 assemblage

(1) afin d'éliminer les effets néfastes causés par l'évaporation de l'humidité dans les températures élevées de soudage, il est nécessaire de pré - Cuire les dispositifs BGA et les plaques. La méthode spécifique est la suivante: placer l'unité BGA dans un four à 120 degrés Celsius pendant 48 heures; Plaque d'impression 110 degrés Celsius, 4 heures.

(2) lors de l’impression de la pâte à souder, celle - ci doit couvrir plus de 75% de la surface des plots et la surface de la pâte à souder doit être lisse, uniforme, exempte de vides et non raccordée pour court - circuiter les Plots adjacents, ni collée au substrat entourant les Plots. Et le temps d'attente entre l'impression de la pâte à souder et le soudage à reflux est contrôlé en 2 heures.

(3) Définir la courbe de soudage

Il est à noter que les paramètres de courbe de procédé de soudage listés ci - après ont été obtenus au cours des essais des plaques d'impression utilisées dans cet essai. Dans la production, la courbe de soudage doit être ajustée et réglée en fonction de la situation réelle de la plaque: par exemple, la taille de la plaque, le nombre de couches, le type d'équipement, le nombre de composants, la distribution, etc., en tenant compte de manière intégrée.

Pour IPCB, il y a plus de dispositifs BGA sans plomb sur la carte que de dispositifs au plomb, alors envisagez de définir la courbe de compatibilité pour le soudage et de déterminer les paramètres après plusieurs tests et ajustements de la courbe