Thông tin PCB - Vấn đề chất lượng hàn không chì fr4-pcb

1. Sự hình thành và phản ứng của lỗ chân lông

Mặc dù kem hàn fr4 pcb bao gồm 88-90% trọng lượng của quả bóng hợp kim hàn và 10-12% vật liệu phụ trợ hữu cơ, tỷ lệ thể tích của cả hai trộn đều là một nửa. Do đó, khi các mối hàn chữa lành và hợp nhất thành cơ thể của các mối hàn ở nhiệt độ cao, trong điều kiện bình thường, các chất hữu cơ có trọng lượng nhẹ hơn được đẩy ra khỏi cơ thể của hợp kim và tách ra khỏi các mối hàn. Tuy nhiên, một khi bề mặt của các điểm hàn đã được chữa khỏi để các chất hữu cơ bên trong không thể thoát ra bên ngoài kịp thời, nó chắc chắn sẽ vỡ thành khí và ở lại trong các điểm hàn, tạo ra một lỗ khí hoặc khoảng trống không ở đâu. Thật không may, nó thậm chí còn tồi tệ hơn khi kem hàn thấm nước. Về cơ bản, khoảng trống được hình thành bởi sự giãn nở của khí là hình cầu. Lỗ hàn lưng này không chỉ lớn hơn nhiều về số lượng hoặc khối lượng so với lỗ hàn sóng, mà còn có những lý do khác nhau và không nên nhầm lẫn.

2. lỗ trong BGA pad

Khoảng trống trong các mối hàn dán không chì khác nhau là lớn nhất trong số các mối hàn bóng BGA hoặc CSP. Một lý do là khi một nhà máy đóng gói thượng nguồn trồng quả bóng ở dưới cùng của tấm tàu sân bay BGA, nó tạm thời gắn dán hàn (G1ue FluX) và sau đó bị tan chảy bởi không khí nóng, có thể tạo ra một lỗ trên quả bóng. Tất nhiên, sau khi hàn trong nhà máy lắp ráp, sẽ có nhiều lỗ hơn trên dán hàn. Hầu hết trong số này là kết quả của khí trong dán hàn tăng lên và khoan vào quả cầu, và hai pha chảy cùng nhau giúp giải quyết tình trạng này. Các lỗ không thể tránh được với bàn chân bóng BGA này thực sự đã được chấp nhận bởi các tiêu chuẩn quốc tế. Do sự phổ biến của công nghệ kết nối HDI (đề cập đến cả phương pháp tăng lớp và lỗ siêu mù laser), kết nối BGA hoặc CSP với lớp bên trong không cần phải đi qua PTH, mà chỉ qua các lỗ siêu mù với dẫn truyền cục bộ. Điều này không chỉ làm giảm các lỗ khoan không liên quan cho các lớp khác, chẳng hạn như lớp mặt đất hoặc lớp điện, mà còn cải thiện chất lượng của tính toàn vẹn tín hiệu; Ngoài ra, tiếng ồn có thể được giảm bằng cách rút ngắn đường tín hiệu, làm cho tín hiệu tốc độ cao hoạt động hoàn hảo hơn. Tuy nhiên, một khi miếng đệm bóng trong khu vực BGA của tấm được trang bị một lỗ mù nhỏ (pad Viain), hàn mặt sau của dán chắc chắn sẽ tạo ra lỗ khí ở chân bóng, điều này sẽ ảnh hưởng lớn đến sức mạnh của mối hàn. May mắn thay, vào thời điểm này năm 2006, với sự tiến bộ nhanh chóng của công nghệ mạ đồng, không chỉ các lỗ mù lớn và nhỏ có thể được lấp đầy bằng đồng, mà cả PTH đường kính nhỏ cũng có thể được lấp đầy. Do đó, các nhà sản xuất bảng mạch có công nghệ tốt không nên tiếp tục có vấn đề thổi lỗ mù trên các điểm hàn. Hiện tại, trong giai đoạn chuyển tiếp, khi BGA trong kho vẫn là một pin bóng với chì 63/37, nhưng dán hàn được sử dụng để lắp ráp là SAC không chì, trước đây tan chảy thành chất lỏng, trong khi sau này có MP cao hơn, tăng lên trong một pin bóng lỏng nếu một lỗ khí xuất hiện trong quá trình hàn và đường nổi của nó dễ dàng hơn nhiều so với thoát ra khỏi quả bóng. Ngoài ra, không có gì ngạc nhiên khi các chân liền kề cạnh tranh để tạo ra các lỗ siêu lớn cho ngắn mạch một khi dán được in là hút ẩm. Về nguyên tắc, nếu có nhiều hơn một BGA trên tấm, một đường cong hồi lưu kiểu yên ngựa dài nên được sử dụng để loại bỏ các chất bay hơi và giảm lỗ chân lông hàn.

3. Khoảng trống được tạo ra bởi xử lý bề mặt

Trong một số bộ phim xử lý bề mặt PCBA, những bộ phim có hàm lượng chất hữu cơ cao (điển hình nhất là I-Ag và OSP) cũng dễ bị vỡ thành các lỗ nhỏ sau khi nung nóng mạnh. Đặc điểm của nó là hầu hết chúng chỉ dừng lại ở giao diện. Mặc dù số lượng rất lớn, nhưng số lượng cũng không nhiều. Nó được gọi là "interface micropore". Loại micropore màng mỏng liên tục này, cho dù đó là sóng hàn hoặc trở lại, xảy ra thường xuyên, và ngâm bạc là nghiêm trọng hơn. Giải pháp là cải thiện công thức và quy trình xử lý bề mặt. Khi không khí chứa một lượng nhỏ khí lưu huỳnh, lớp mạ bạc có thể dễ dàng mất bóng. Để ngăn chặn sự mất bóng, ngăn chặn sự di chuyển nhanh chóng (lọc ra) của kim loại bạc và thậm chí làm hỏng cách nhiệt, một lớp màng bảo vệ hữu cơ mỏng được cố ý hình thành trên bề mặt của lớp ngâm bạc để ngăn chặn những khiếm khuyết như vậy. Tuy nhiên, trong phản ứng hàn, kim loại bạc nhanh chóng hòa tan vào hàn lỏng (tỷ lệ hòa tan 43,6 ° in/giây) và để lộ đồng ở đáy, cho phép nó nhanh chóng hình thành Cu6Sn5 với thiếc nóng chảy và hàn nó chắc chắn. Thật không may, màng hữu cơ không thể rời đi kịp thời, vì vậy nó phải ở lại giao diện ban đầu để nứt và tạo khí. Nó còn được gọi là bọt Champagne vì nó xảy ra trên diện rộng. Đối với hiệu suất của OSP thế hệ mới, nó cũng được cải thiện về độ nhỏ gọn của bộ phim, thậm chí độ dày màng 0,3μm vẫn có thể bảo vệ đồng đáy khỏi bị oxy hóa và rỉ sét ở nhiệt độ cao. Do đó, nếu màng OSP trong hàn sóng hoặc hàn hồi lưu có thể được loại bỏ kịp thời bởi thông lượng, sự phát triển của Cu6Sn5 có thể được hoàn thành và hàn chắc chắn. Một khi màng OSP không được đẩy ra kịp thời, nó sẽ bị nứt bởi nhiệt mạnh và khí sẽ tạo ra lỗ hổng. Một bộ phim OSP tốt không chỉ phải chịu nhiệt mà còn không quá dày để ngăn chặn sự xuất hiện của nứt và tạo khí khi hàn. Tuy nhiên, tình trạng tiến thoái lưỡng nan này sẽ được cải thiện đáng kể nếu nitơ được sử dụng trong lò phản ứng.

4. Bột thiếc và thông lượng được oxy hóa và thông hơi để tạo thành lỗ

Khi một số tấm lớn được hồi lưu, phần hấp thụ nhiệt (ngâm) của đường cong hồi lưu phải được kéo dài (ví dụ, hơn 90 giây) để nhiệt độ đỉnh có thể chạy nước rút sau khi tấm được hàn đầy năng lượng nhiệt bên trong và bên ngoài. Trong nhiệt độ mạnh 150-180 độ tăng chậm này và đun sôi kép kéo dài trên điểm nóng chảy tiếp theo, không chỉ bột thiếc bị oxy hóa mà đôi khi ngay cả thông lượng cũng bị oxy hóa và hư hỏng. Tại thời điểm này, các lỗ trong tất cả các mối hàn chắc chắn sẽ tăng lên. Một khi bề mặt của quả cầu thiếc nhỏ bị oxy hóa không thể chữa lành, nó sẽ phải được đẩy ra và gây ra các vấn đề khác. Mặc dù chọn một chất hỗ trợ tan chảy có khả năng chống oxy hóa tốt là một giải pháp tích cực, nhưng nó không dễ dàng. Một cách tiếp cận thực tế hơn là sử dụng môi trường nitơ để hàn mặt sau, điều này sẽ ngay lập tức làm giảm các vấn đề như lỗ hổng và ăn thiếc kém.

5. Pad trên bề mặt bảng PCB đẩy thiếc và tạo ra khoảng trống

Có năm đến sáu loại xử lý bề mặt có thể hàn cho PCB Copper Pad. Một khi hiện tượng kháng đã xảy ra trên bề mặt của miếng đệm, dán đã được in hoàn toàn trên bề mặt, nhưng khi thiếc tinh khiết và các nhóm xấu cục bộ (đồng hoặc niken) không thể tạo thành IMC trong quá trình chữa lành nhiệt mạnh, dán được phân phối ở đó bị giật đi bởi những người hàng xóm có thiếc tốt ở cả hai bên trái và phải, do đó tạo ra một chân không thoáng qua. Tại thời điểm này, thay vì thoát ra bên ngoài, một nửa thể tích của chất hữu cơ trong dán sẽ bị hút vào chân không cục bộ gần đó và sau đó nhanh chóng tập hợp khí để thổi vào một lỗ lớn. Một số thảm bóng BGA được xử lý bằng cách phun thiếc. Một khi bề mặt thiếc không đồng đều và co lại đáng kể, các lỗ lớn có thể xuất hiện tại chất thải hàn sau khi dán hàn tiếp theo đi qua lò. Tuy nhiên, các lỗ lớn được hình thành do xử lý bề mặt kém của miếng đệm PCB chủ yếu được tìm thấy trong các chân bóng BGA với các bước rộng và hiếm khi trong các điểm hàn hẹp khác như QFP.

6. Hàn dán hấp thụ nước để tạo thành lỗ lớn

Các lỗ bị thổi ra vì chất hữu cơ không thể thoát ra sẽ không quá lớn. Tuy nhiên, một khi được sử dụng, hoặc được đặt trong một thời gian dài sau khi dán được in và nước được hút vào, các lỗ mà chất hữu cơ thổi ra sẽ lớn đến mức ngay cả không gian ba chiều của chân bóng liền kề cũng bị thổi ra và ép thành ngắn mạch. Độ ẩm bổ sung này là chì và không chì. Không có cách nào tốt hơn để cải thiện nó. Thông thường, chỉ cần đặt kem hàn ở 90% RH trong 20 phút, nó sẽ hấp thụ một lượng lớn nước và thổi vào một lỗ lớn, điều này thậm chí có thể dẫn đến bắn tung tóe thiếc nóng chảy và gây ra các điểm thiếc bổ sung trên ngón tay. Chúng tôi biết rằng trang web được in bằng dán hàn phải được giữ lạnh và khô.

7. Lỗ cho gói ngược dòng BGA

BGA không sử dụng dán hàn từ nhà máy lắp ráp để trồng bóng ở đáy bụng của nhà máy đóng gói. Để làm cho nhiều chân bóng có tính đồng diện tốt hơn, nó chỉ có thể sử dụng dán hàn để đạt được mục đích kép là định vị và hàn. Tuy nhiên, trong quá trình hoàn thành quả bóng hàn trong lò reflow, nguyên tắc hàn dán chính xác như nhau và quả bóng hàn cũng sẽ có lỗ. Do đó, khi kiểm tra thức ăn, cần kiểm tra xem phối cảnh X-quang ở bụng hướng lên có lỗ hay không, tránh tranh cãi không cần thiết với nhau khi "dễ gãy đầu khó gãy chân" xuất hiện sau đó trên fr4 pcb.