Tecnologia PCBA - SMT sull'assemblaggio misto di piombo e BGA senza piombo

1 Introduzione

Il processo senza piombo SMT è stato ampiamente utilizzato, ma il processo con piombo è ancora utilizzato nel campo della produzione di elettronica militare, ma i componenti non possono essere acquistati con piombo. Esiste un fenomeno di coesistenza tra piombo e piombo libero. Attualmente, ho tutti i dispositivi BGA senza piombo / piombo sono comunemente utilizzati nell'assemblaggio congiunto e poiché il punto di fusione delle sfere di saldatura senza piombo è diverso da quello delle sfere di saldatura senza piombo, per esempio, il punto di fusione di BGA senza piombo utilizzando la lega Sn-Ag-Cu è 217 gradi Celsius più alto, mentre Sn63-37Pb Il punto di fusione della sfera di saldatura della lega BGA piombo è 183 gradi Celsius. Se si utilizza la curva di temperatura della saldatura Sn63-37Pb, la temperatura di picco è generalmente 210～230 gradi Celsius. Supponendo che la temperatura di picco di un PBGA sia di 220 gradi Celsius, quando la temperatura sale a La pasta di saldatura Sn-37Pb stampata sul pad inizia a fondersi a 183 gradi Celsius. In questo momento, le sfere di saldatura Sn-Ag-Cu del PBGA senza piombo non si sono fuse; Quando la temperatura sale a 220 gradi Celsius, la temperatura inizierà a scendere secondo il processo di piombo La saldatura è finita e le sfere di saldatura senza piombo si sono appena sciolte. Sebbene il punto di fusione nominale della lega Sn-Ag-Cu sia 217 gradi Celsius, infatti, la lega Sn-Ag-Cu non è una vera lega eutettica. L'intervallo di temperatura della linea liquida è 216～220 gradi Celsius. Pertanto, la temperatura alla fine del processo di raffreddamento e solidificazione del piombo è esattamente quando la palla di saldatura Sn-Ag-Cu senza piombo è appena fusa, ed è in uno stato di pasta dove entrambe le fasi solide e liquide coesistono. Quando la palla di saldatura si scioglie, a causa della gravità del dispositivo, la palla di saldatura inizia a affondare. Durante l'affondamento del dispositivo, c'è una leggera vibrazione o una leggera deformazione del PCB, che distrugge la struttura originale dell'interfaccia di saldatura sul lato del componente PBGA e nessun nuovo metallo di interfaccia può essere formato. È probabile che lo strato interlegato causi guasti del PBGA e di un lato del giunto di saldatura. Da quanto sopra, si può vedere che le caratteristiche di temperatura dei due saldatori dovrebbero essere prese in considerazione nel processo di assemblaggio misto senza piombo / piombo e la piccola finestra di processo è più difficile.

Per ottenere prodotti di saldatura affidabili nell'assemblaggio misto, non si dovrebbe concentrarsi solo sui collegamenti di assemblaggio e saldatura, ma dovrebbe iniziare dalla parte anteriore, centrale e posteriore dell'assemblea per rafforzare l'intero controllo di processo, trattarli diversamente in base alla situazione specifica e modulare tempestivamente il piano di produzione dell'assemblaggio per renderlo più Pertinenza, per ottenere prodotti affidabili. Quanto segue prende ad esempio un test di processo e elenca rispettivamente i punti a cui prestare attenzione per rafforzare il controllo in ogni collegamento.

2 Prova di processo

2.1 Introduzione alla prova

Esistono due situazioni per l'assemblaggio misto di BGA senza piombo/piombo. Uno è che il numero di dispositivi senza piombo è la maggior parte, o ci sono dispositivi BGA senza piombo di grandi dimensioni e la curva del processo di saldatura compatibile viene utilizzata per la saldatura, che è la curva di processo senza piombo. Aumentare ragionevolmente la temperatura sulla base di, in modo che la temperatura di picco sia controllata nell'intervallo di 230-235 gradi Celsius, in modo che il dispositivo BGA senza piombo non sia danneggiato mentre soddisfa la temperatura di riflusso richiesta per il dispositivo BGA senza piombo, in modo da ottenere una migliore saldatura; Il secondo è il numero di dispositivi a piombo Nella maggior parte dei casi, e il dispositivo BGA senza piombo è di piccole dimensioni, il dispositivo senza piombo può essere convertito in un dispositivo a piombo attraverso il processo di semina della palla e quindi la curva del processo a piombo può essere utilizzata per la saldatura.

In questo esperimento, vengono utilizzati due tipi di schede di prova: PCB 2, PCB4, la dimensione della scheda di prova è di 100 * 150 mm, il dispositivo utilizza Sn63-37Pb stagno-piombo e Sn-Ag-Cu foglio fittizio PBGA privo di piombo, lo spessore del PCB è di 1,6 mm.

2.1.1 Selezione del comitato di prova

2.1.2 Situazione del dispositivo

PCB2: D2, D3, D5 sono fogli fittizi privi di piombo, e D1 e D6 sono fogli fittizi privi di piombo per la saldatura dopo la semina della palla.

PCB4: D2, D3, D7 sono fogli fittizi privi di piombo, D1, D5, D6 e D8 sono fogli fittizi privi di piombo.

2.2 Preparazione prima del montaggio

La scheda stampata e il dispositivo BGA stesso devono essere ispezionati prima del montaggio. I contenuti specifici dell'ispezione sono i seguenti.

(1) Cartone stampato: Non dovrebbe esserci alcuna deformazione evidente sulla superficie del bordo; non dovrebbe esserci cortocircuito o circuito aperto sul pad; non dovrebbero esserci caratteri, maschera di saldatura e altro inquinamento sul pad; I circuiti stampati con altri problemi di qualità non possono essere assemblati e trattati come prodotti non qualificati (come mostrato nella figura 2); Per circuiti stampati con superfici sporche, spremere asciugare con palline di cotone assorbente immerse in etanolo assoluto prima della saldatura Dopo la pulizia 2 ~ 3 volte per garantire che la superficie del circuito stampato sia pulita e pulita prima della saldatura.

(2) componenti BGA: I componenti BGA da assemblare sono distinti da piombo / piombo-free e le sfere di saldatura BGA sono controllate per ossidazione e difetti.

2.3 Montaggio

(1) Al fine di eliminare gli effetti negativi causati dall'evaporazione dell'umidità nella saldatura ad alta temperatura, è necessario pre-cuocere i dispositivi e le schede BGA. Il metodo specifico è: mettere il dispositivo BGA in forno a 120 gradi Celsius per 48 h; Cartone stampato 110 gradi Celsius, 4 h.

(2) Quando si stampa la pasta di saldatura, la pasta di saldatura dovrebbe coprire più del 75% dell'area del pad e la superficie della pasta di saldatura dovrebbe essere liscia, uniforme, senza vuoti e non collegata al cortocircuito dei pad adiacenti e non attaccare al substrato intorno ai pad. E il tempo di attesa tra la stampa della pasta di saldatura e la saldatura di riflusso è controllato entro 2 h.

(3) Imposta curva di saldatura

Va notato che i parametri della curva del processo di saldatura elencati di seguito sono ottenuti durante la prova del cartone stampato utilizzato in questa prova. Nella produzione, dovrebbe essere basato sulla situazione effettiva della scheda: come la dimensione della scheda, il numero di strati, i tipi di dispositivo, il numero di componenti, la distribuzione, ecc. sono considerati in modo completo per regolare e impostare la curva di saldatura.

Per iPCB, il numero di dispositivi BGA privi di piombo sulla scheda è superiore al numero di dispositivi a piombo, quindi considera l'impostazione della curva di compatibilità per la saldatura e determina i parametri dopo più test e regolazioni della curva