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如何消除波峰焊錫珠問題輝翔蒼穹 【電子制造得其道】 文章類型:T 【編者按】 錫珠是什么?發(fā)生的原因是什么?如何消除? 電子產(chǎn)品的精細化發(fā)展導(dǎo)致PCBA組裝越來越復(fù)雜。板上的各種元件封裝之間尺寸差異也越來越大,元件之間的組裝間隙也越來越小,這些因素促進了選擇性波峰焊的廣泛應(yīng)用。選擇性波峰焊能完成一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的PCBA波峰焊接,比如: PTH小間距的元器件越來越多,比如0.5mm pitch 及更小。 PTH 元件焊點距離T元器件太近,無法滿足傳統(tǒng)的波峰焊治具的設(shè)計。 雙面插件元件,插件元件的高度無法滿足傳統(tǒng)波峰焊。 接地焊盤的爬錫高度不夠,傳統(tǒng)波峰焊無法對單點焊接進行有效控制。 與傳統(tǒng)的波峰焊接工藝相比,選擇性波峰焊接工藝由于是單點松香噴涂,降低了助焊劑消耗,而且降低了錫爐內(nèi)熔融焊錫的氧化機率,減少錫渣的產(chǎn)生,降低了加工成本。 問題描述 某電子產(chǎn)品在完成波峰焊接后,產(chǎn)生了錫珠(Solder ball)的不良現(xiàn)象,錫珠在連接器兩個PIN腳之間,用靜電刷子可以去除。不良率100% ,每片板子上都有10個以上的錫珠。 產(chǎn)生錫珠的位置通常有兩種情況,第一種是一致的重復(fù)的,錫珠的位置通常在相鄰的兩個PIN腳之間(如下圖),但PIN腳位置不固定;第二種是隨機的,沒有規(guī)律,沒有固定的位置。
失效分析 根據(jù)當前不良的現(xiàn)象,此不良屬于第一種現(xiàn)象在PIN腳之間。根據(jù)魚骨圖分析,其主要因素有助焊劑類型、助焊劑用量、預(yù)熱溫度、PCB 阻焊層以及治具設(shè)計。
參數(shù)優(yōu)化 助焊劑過多或預(yù)熱溫度偏低可能導(dǎo)致溶劑或水分不能完全蒸發(fā),過波峰的時候會有濺錫的現(xiàn)象而導(dǎo)致錫珠的產(chǎn)生。殘留松香的粘性會吸附一些錫濺在阻焊層上面,從而導(dǎo)致錫珠的產(chǎn)生。通過調(diào)整助焊劑噴涂量和預(yù)熱溫度高低,錫珠問題仍然存在,沒有明顯的改善。 助焊劑類型影響 對各種類型助焊劑(溶劑型的,水基型,以及不同固體含量等) 進行比對實驗。根據(jù)實驗結(jié)果來看,不同助焊劑情況下,錫珠的出現(xiàn)機率差異不明顯,不能完全杜絕錫珠的產(chǎn)生。
PCB 設(shè)計的影響 導(dǎo)致錫珠產(chǎn)生的因素有很多,阻焊層狀況就是其中重要的一個因素。阻焊層在波峰焊接過程中會變得柔軟,就像焊料合金粘在膠粘劑上一樣。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)是評估阻焊層材料的一項重要指標。使用高Tg的阻焊材料將減少甚至消除錫珠。阻焊的固化時間、固化溫度也會影響錫珠效應(yīng)。對各種PCB阻焊層材料進行了比對實驗,根據(jù)比對結(jié)果來看,不同阻焊層材料對錫珠的影響比較小,沒有一款合適的材料能完全杜絕錫珠出現(xiàn)。
治具設(shè)計優(yōu)化 選擇一些比較容易上錫而且不是太厚的線路板進行試驗,在中間區(qū)域加入鋼片以預(yù)防錫珠的產(chǎn)生。試驗結(jié)果表明加入鋼片以隔開PIN腳的方法可有效預(yù)防錫珠。但是需要調(diào)整適當?shù)膮?shù),比如焊接時間,焊接高度等以克服通孔內(nèi)上錫高度不足的問題。
PCB絲印和阻焊層設(shè)計 鋼片應(yīng)用的局限性和對孔內(nèi)上錫高度的影響限制了這項措施的應(yīng)用。所以考慮通過優(yōu)化PCB設(shè)計來改善選擇性波峰焊錫珠。在焊接區(qū)域增加絲印層,在焊接區(qū)域進行了比對,從比對結(jié)果來看。在焊接區(qū)域取消阻焊層有顯著的改善。
總結(jié)&結(jié)論 不同助焊劑類型可以減少錫珠的產(chǎn)生,但是不能完全杜絕。 利用鋼片治具隔開PIN腳可以防止錫珠的產(chǎn)生,但是對孔內(nèi)爬錫高度有影響。 焊接區(qū)域增加絲印可以減少錫珠的產(chǎn)生。 焊接區(qū)域取消阻焊層設(shè)計可以避免錫珠的產(chǎn)生。
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