Công nghệ PCB - Chì miễn phí Reflow hàn cho bảng mạch

Chì miễn phí Reflow hàn cho bảng mạch

1. Thử nghiệm đầu tiên và thử nghiệm hàn (1) Cấu trúc PCB và Reflow Đầu tiên, sử dụng tấm FR-4 đã được làm cứng với Tg và Dicy cao để tạo ra hai loại bảng nhiều lớp cao 22 và 24 lớp. Và sử dụng hai loại lò reflow để reflow tấm trống, 6-9 lần reflow mô phỏng dưới hai đường cong reflow hình chữ L. Hai loại tấm và đường cong hồi lưu của chúng được giải thích dưới đây (trên thực tế, tác giả cho rằng đường cong hồi lưu này mà không có yên hấp thụ nhiệt là không phù hợp với các tấm đa lớp nói chung và ít có khả năng được sử dụng cho các tấm đa lớp dày hơn):

Tốc độ làm mát là 0,81 ° C/giây, đây là một phương pháp khá chậm.

(2) Phân tích mặt cắt vi mô thực hiện phân tích lỗi khu vực nổ sau nhiều lần hồi lưu và nhiều lần nổ. Đây là kết quả của các lát cắt khác.

(3) Thảo luận về một số logic đại diện có thể được nhìn thấy sau dòng chảy đầu tiên được mô tả ở trên:

. Nếu đường cong trở lại nóng lên quá nhanh, nó có thể dễ dàng làm cho tấm phát nổ. Hiện vẫn chưa rõ liệu nhiệt độ giảm quá nhanh có liên quan đến vụ nổ hay không. Người viết cho rằng đường cong hồi lưu mà các công ty bảng mạch nói trên áp dụng thực sự không phù hợp. Đường cong thẳng lên xuống này, không có sự hấp thụ nhiệt yên ngựa, chỉ phù hợp với hàn ngược của các tấm cuối thấp và các bộ phận đơn giản. Nhiều lớp phức tạp phải được trang bị yên ngựa, hoặc đường cong của phần hấp thụ nhiệt yên ngựa dài, do đó, khi nhiệt độ đồng đều bên trong và bên ngoài cơ thể tấm, sự gia tăng nhanh chóng của nhiệt độ đỉnh có thể được thực hiện để hoàn thành hàn.

Trong lần hàn đầu tiên, chỉ có 40% tấm chưa nổ được hàn và tất cả đều thất bại sau lần hồi lưu thứ hai.

Thứ hai là hiệu suất của các tấm cơ thể thông qua đường cong reflow 1. Trong số đó, B-Board Reflow Curve 1 có hiệu suất tốt nhất.

Mặc dù có tỷ lệ sống sót 67% sau 5 lần quay trở lại, nhưng tất cả đều thất bại ở lần thứ 6.

. Các lỗ xốp và dày đặc ở đáy bụng của BGA dễ dàng tích tụ nhiệt và nổ tung.

. Những người đã thực hiện quá trình phun thiếc không chì dễ bị nổ hơn. Ví dụ, các khu vực đồng lớn trong lớp bên trong dễ bị vỡ.

. Mặc dù các tấm được sử dụng trong thử nghiệm này là Dicy cứng cao Tg tấm, nhiều bằng chứng khác có thể được tham khảo; Nếu một bảng cứng Dicy được sử dụng, nó không nổ như một bảng cứng PN ngay cả khi nó được thực hiện tốt. Ít hơn

2. Các tấm trong thử nghiệm thứ hai và thử nghiệm hàn đã được kết hợp với các tấm khác nhau với chất làm cứng Dicy và PN. Như bạn có thể thấy từ kết quả thử nghiệm này, loại PN thực sự có khả năng chịu nhiệt tốt hơn Dicy. Đồng thời, có thể thấy rằng các yếu tố ảnh hưởng đến hàn không chì và gây ra sự bùng nổ của tấm vẫn còn: quá trình ép, nướng sau khi ép, hấp thụ nước của lớp bên trong, hấp thụ nước của tấm thành phẩm và độ trùng hợp nhựa.

Trong quá trình sản xuất bảng mạch, bảng A sử dụng Dicy Hardening và PN Hardening tương ứng. Trong khi hai quy trình ép khác nhau cũng đã được chọn, điều này đã được tìm thấy ít ảnh hưởng đến kết quả. Ngược lại, nướng tấm trống trước khi hàn ảnh hưởng trực tiếp đến sự bùng nổ của tấm. Điều kiện nướng là 125 ° C trong 24 giờ. Tỷ lệ sống sót của dòng chảy ngược phẳng và không chì hiện đã được phân loại.

(1) Thảo luận. Đối với FR-4 cứng Dicy, hiện tượng nứt gần như toàn bộ tấm bị nứt cùng một lúc, trong khi đối với PN cứng, nứt cục bộ chỉ xảy ra ở vùng xốp ở đáy bụng.

. Cho dù được nướng hay không trước khi chảy ngược, chất làm cứng xúc xắc sẽ nổ tung sau hai lần chảy ngược. Tuy nhiên, những vật liệu được làm cứng và nướng bằng PN trước khi hàn có thể tồn tại đến 50% sau bốn lần chảy ngược.

Kết quả cho thấy Dicy không dễ dàng vượt qua các bài kiểm tra căng thẳng nhiệt do độ phân cực cao và dễ hấp thụ nước. PN có phân cực rất nhỏ, hấp thụ nước rất thấp và bổ sung hơn 20% trọng lượng. Trong thực tế, tính chất tuyến tính của epoxy đã thay đổi rất nhiều, nó có sức mạnh cấu trúc ba chiều của nhựa phenolic, vì vậy nó rất mạnh. Nó không còn dễ vỡ nữa.

3. Hàn thử nghiệm thứ ba và thử nghiệm hàn (1) thử nghiệm đã sẵn sàng Trong thử nghiệm thứ ba, tất cả các tấm đã được thay đổi thành loại cứng, quá trình PCB đã được cải thiện đặc biệt. Để có được tỷ lệ hoàn thành không chì tốt hơn, nướng tất cả các tấm bên trong đã hoàn thành trong 3 giờ ở 110 độ C và nướng các tấm bên ngoài ở 150 độ C trong 4 giờ sau khi loại bỏ cặn. Khi nói đến xử lý bề mặt, 22 lớp tám tấm sử dụng mạ niken vàng thay vì ENIG. Tổng cộng có sáu lô 15 tấm ván đã được sản xuất lần này, với sáu tấm ván được đặt ở 125 ° C trong 24 giờ nữa trước khi chảy ngược. Để so sánh các hiệu ứng, 6 tấm ván khác cố tình không được nướng cho đến khi chúng trở lại. Ngoài ra, hai tấm được lấy từ mỗi lô trong hai lô riêng biệt: thử nghiệm ứng suất nhiệt cho thiếc tẩy trắng, đo Tg, thử nghiệm T260/T288 và đường cong hồi lưu 2 mô phỏng dòng chảy ngược. Trong thử nghiệm này, người ta phát hiện ra rằng hai loại tấm cứng PN, được nướng và không nướng trước khi hàn, dường như không bị vỡ sau 12 lần hồi lưu mô phỏng.

(2) Thảo luận kết quả Bây giờ kết quả thử nghiệm của sáu lô trên sẽ được thảo luận như sau: Đối với sáu lô PN cứng tấm, có hoặc không có hai lần nướng trong quá trình PCB, dòng chảy ngược có thể được thực hiện bằng 12 lần mô phỏng. Ba phương pháp được sử dụng để kiểm tra a³ của Tg1 và Tg2 trước khi reflow. Mặc dù vẫn có một sự khác biệt 1-8 độ C được tìm thấy, nhưng sau 12 lần chảy ngược, nó đã nhỏ hơn rất nhiều. Điều này có nghĩa là nhựa ban đầu được làm cứng rất tốt và mức độ cứng có liên quan trực tiếp đến quá trình ép và nướng sau khi ép.

Vì Tg2 vẫn cao hơn Tg1, điều đó có nghĩa là nhựa trong tấm chưa có dấu hiệu vỡ.

Thử nghiệm T288 được thực hiện sau 12 lần hồi lưu và thấy rằng dữ liệu thu được không thấp hơn số đọc trước khi hàn, điều này cũng có thể được hiểu là bằng chứng cho thấy nhựa chưa bị vỡ.

Sau ba và sáu lần tẩy thiếc, tất cả đều vượt qua bài kiểm tra mà không bị phồng rộp hoặc nổ. Mặc dù các lỗ nổi cũng tồn tại trên các lát do sự không phù hợp của CTE và sự co lại thể tích của nhựa (không quá 20% chiều dài lỗ), đây là những hiện tượng chắc chắn gây ra bởi nhiệt mạnh. Chúng thường có thể được coi là những khiếm khuyết nhỏ có thể chấp nhận được miễn là không có vết nứt nhỏ trong tấm.