PCB Блог - Проблемы качества сварки fr4 - pcb без свинца

Формирование пористости и реакция

Хотя паста fr4 pcb состоит из шаров из сплава припоя весом 88 - 90% и органических вспомогательных материалов 10 - 12%, соотношение объема, равномерно смешанное между ними, составляет половину. Таким образом, когда точка сварки при высокой температуре становится основной частью точки сварки, в нормальных условиях более легкие органические вещества вытесняются из основной части сплава и отделяются от точки сварки. Однако, как только поверхность точки сварки отверждается, так что внутреннее органическое вещество не может вовремя уйти наружу, оно неизбежно распадается на газ и остается в точке сварки, образуя вездесущие поры или пустоты. К сожалению, как только сварочный крем впитывает воду, ситуация становится еще хуже. В основном, пространство, образованное расширением газа, имеет сферическую форму. Такие задние сварочные отверстия не только намного больше по количеству или объему, чем волновые сварочные отверстия, но и имеют разные причины, которые не следует путать.

отверстие в диске BGA

В точках с шаровыми выводами BGA или CSP наибольший разрыв наблюдается в различных точках без свинца. Одна из причин заключается в том, что, когда верхний упаковочный завод посадил шар на дно несущей пластины BGA, он был временно прикреплен к паяльной пасте (G1ue Flux), а затем расплавлен горячим воздухом, который мог образовать отверстие в шаре. Конечно, после сварки на сборочном заводе на пасте будет больше отверстий. Большинство из них являются результатом того, что газ в пасте поднимается и бурится в сферу, и двухфазный поток вместе помогает решить эту ситуацию. Эта неизбежная дыра в ногах BGA фактически принята международными нормами. Из - за преобладания технологии межсоединения HDI (как метода подслойки, так и лазерного микрослепого отверстия), соединение BGA или CSP с внутренним слоем не должно проходить через PTH, а должно проходить только через микрослепые отверстия с локальной проводимостью. Это не только уменьшит количество незадействованных скважин в других слоях (например, в наземном или энергетическом), но и повысит качество целостности сигнала; Кроме того, шум можно уменьшить за счет сокращения сигнальных линий, что делает работу высокоскоростных сигналов более совершенной. Однако, как только шаровой сварочный диск в зоне BGA пластины оснащен небольшим слепым отверстием (viain pad), сварка на обратной стороне пасты неизбежно приведет к образованию пористости на ступне шара, что значительно повлияет на прочность точки сварки. К счастью, в это время в 2006 году, с быстрым прогрессом в технологии гальванической меди, медь можно заполнить не только большими и маленькими слепыми отверстиями, но и ПТХ малого диаметра. Поэтому технически грамотные производители монтажных плат не должны продолжать испытывать проблемы с дутьем слепых отверстий в точках сварки. В настоящее время, в переходный период, когда запасы BGA все еще являются шаровыми штифтами с выводом 63 / 37, но когда сварочный паста для сборки является неэтилированным SAC, первый сначала расплавляется в жидкость, а последний имеет более высокий mp, и если во время сварки появляется пористость, он поднимается до жидкого шарового штифта, путь его плавления намного проще, чем выход из шара. Кроме того, как только напечатанная паста имеет влагопоглощающую способность, неудивительно, что соседние штыри конкурируют за сверхбольшие отверстия для короткого замыкания. В принципе, если на пластине имеется несколько БГА, то для удаления летучих веществ и уменьшения пористости припоя должны использоваться длинные седловые кривые обратного тока.

3. Разрыв в результате обработки поверхности

В некоторых мембранах для обработки поверхности PCBA мембраны с высоким содержанием органических веществ (наиболее типичными являются I - Ag и OSP) также легко разрываются в небольшие отверстия при последующем сильном нагревании. Особенностью является то, что большинство из них остаются только на интерфейсе. Хотя большое количество, но небольшой объем, называется "интерфейсные микропоры". Это непрерывное тонкопленочное микроотверстие, будь то волновая или задняя сварка, часто происходит, и серебро более серьезное. Решение заключается в улучшении формулы и процесса обработки поверхности. Когда воздух содержит небольшое количество серного газа, покрытие серебра может легко потерять блеск. Чтобы предотвратить потерю блеска, предотвратить быстрое перемещение (выщелачивание) серебристых металлов и даже повредить изоляцию, на поверхности пропитанного серебром слоя намеренно образуется тонкий слой органической защитной пленки, блокирующей такие дефекты. Однако в реакциях сварки серебристый металл быстро растворяется в жидком сварном материале (скорость растворения 43,6 ° in / sec) и подвергается воздействию меди на дне, что позволяет ему быстро образовывать Cu6Sn5 со расплавленным оловом и сваривать его прочно. К сожалению, органическая мембрана не может уйти вовремя, поэтому ей приходится оставаться на первоначальном интерфейсе для крекинга и газообразования. Это также называется пеной шампанского, потому что это происходит в полном объеме. Что касается производительности OSP нового поколения, то он также улучшил компактность пленки, и даже толщина пленки 0,3 мкм по - прежнему защищает нижнюю медь от окисления и ржавчины при высоких температурах. Таким образом, если пленка OSP в волновой или обратной сварке может быть своевременно удалена флюсом, рост Cu6Sn5 может быть завершен и прочно сварен. Как только мембрана OSP не выводится вовремя, она подвергается сильному тепловому разложению, и газ образует отверстие. Хорошая пленка OSP должна быть не только термостойкой, но и не слишком толстой, чтобы предотвратить трещины и образование газа при сварке. Однако эта дилемма значительно улучшится, если азот будет использоваться в печах обратного тока.

4. Порошок олова и флюс окисляются и продуваются для образования отверстий

Когда некоторые большие пластины возвращаются, теплопоглощающий участок кривой обратного потока (погружение) должен быть удлинен (например, более 90 секунд), чтобы пиковая температура могла быть спринтом после того, как горячая энергия будет заполнена внутри и снаружи сварной пластины. При этом медленном повышении температуры в 150 - 180А и последующем длительном двойном кипении выше температуры плавления окисляется не только оловянный порошок, но иногда даже сварочный агент. В этот момент отверстие во всех точках сварки неизбежно увеличится. Как только поверхность маленького оловянного шара окисляется до такой степени, что она не может исцелиться, ее придется выталкивать и вызывать другие проблемы. Хотя выбор хорошо устойчивых к окислению флюсов является позитивным решением, это непросто. Более практичным подходом является использование азотной среды для обратной сварки, которая сразу же уменьшит такие проблемы, как пустота и плохое потребление олова.

5.Сварочный диск на поверхности пластины PCB отталкивает олово и образует пустоту

Существует пять - шесть типов сварных поверхностей сварных дисков PCB. После того, как на поверхности диска возникло сопротивление сварке, паста была полностью напечатана на поверхности диска, но когда чистое олово и местное плохое основание (медь или никель) не могут образовать IMC во время интенсивного термического заживления, паста, распределенная там, будет украдена соседями с хорошим оловом с левой и правой сторон, что мгновенно создаст вакуум. В этот момент половина объема органического вещества в пасте не убегает наружу, но привлекается местным вакуумом поблизости, а затем быстро накапливает газ и дует в большую дыру. Некоторые шариковые прокладки BGA обрабатываются оловом. Как только поверхность олова неровная и сильно сжимается, после того, как последующая паста проходит через печь, могут появиться большие отверстия в отходах припоя. Тем не менее, большие отверстия, образующиеся из - за плохой обработки поверхности диска PCB, в основном встречаются в шаровых выводах BGA с широкими ступеньками и редко встречаются в других узких точках сварки, таких как QFP.

6. Сварочный крем впитывает воду, образуя большие отверстия

Дыра, выдуваемая из - за невозможности выхода органического вещества, не будет слишком большой. Однако после использования или длительного размещения после печати пасты и вдыхания воды отверстие, выдуваемое органическим веществом, будет очень большим, и даже трехмерное пространство соседних шариковых ног будет выдуваться и сжиматься в короткое замыкание. Эта добавка воды является свинцовой и неэтилированной. Другого хорошего способа улучшить его нет. Обычно, просто поместив пасту в 90% RH в течение 20 минут, она впитывает много воды и дует в большую дыру, что может даже привести к брызгам расплавленного олова и появлению дополнительных точек олова на пальцах. Мы знаем, что место печати пасты должно быть низким и сухим.

7.BGA отверстие в верхнем корпусе

Компания BGA не использует сварочную пасту со сборочного завода для выращивания шариков на дне брюшной полости упаковочного завода. Для того, чтобы многие шаровые ножки имели лучшую общность, он может использовать только сварочную пасту для достижения двойной цели позиционирования и сварки. Однако при завершении сварки шара в печи обратного тока принцип сварки пасты точно такой же, и сварочный шар также будет иметь отверстие. Поэтому во время проверки кормления необходимо проверить, есть ли отверстия в рентгеноскопии, направленной вверх на живот, чтобы избежать ненужных споров между собой, когда на fr4 pcb появляется « легко отрубленная голова и трудно сломать ногу».