文档介绍：一、热量不足焉能上锡
笔者常提到口头禅:人往高处攀,水往低处流,锡往热处爬!
熔融的液锡为何会往热处爬?那是因为热源发生处可提供焊接反应所必须的能量,如此方可完成焊点的根基,也就是得以生成健康的介面合金共化物(或称介金属)pound(IMC)。有铅焊接可对铜基地与镍基地将分别组成Cu6Sn5与Ni3Sn4。然而无铅焊接不但需求热量增多,表面张力也变大,焊锡性变差外;而且介面间形成的IMC也因为SAC305中铜份的参与反应,竟然在镍基地上另外形成奇怪“三镍四锡中溶铜”()3Sn4的复式MIC。一旦焊料中的铜份过度往镍基地迁移时,反应另形成了“六铜五锡中溶镍”的(Cu,Ni)6Sn5了。
电路板设计不良孔内上锡中断
然而不管何种焊料或其IMC的组成如何?焊接反应所必须热量的原理则从未改变。由于SAC305所需热量远超过63/37者甚多,故其焊点品质对于热量是否充足也就格外敏感。无铅波焊通过孔上锡量的国际允收水准,其原始出处是源自J-STD-001D中Table 6-5对class2与class3所分别要求的75%填锡。对无铅波焊而言75%的锡膏已都有相当不容易了,然而客户们仍不满意,依然保持有铅焊接的观念,最好是孔孔都能填满。一旦下游出现孔顶上锡不足者,多半怪罪PCB通孔的焊锡性不良。现从实务切片图片中说明,有许多案例根本与PCB的品质无关,电路板莫名其妙成了代罪羔羊而不自知,实在是过度冤枉令人气结。
下图3右画面为放大300倍的画面,可清楚见到其Cu6Sn5的IMC层往上爬愈来愈薄的真相。证明孔铜热量愈来愈弱最后终于停止反应,成为因失热而无法上锡的铁证。通常PTH既要在电性上接通大铜面,又须避免失热冷焊以减少孔内上锡不良,事实上两者并不抵触也并不困难;只要把此种通孔与大铜面之间,采用导热垫(Thermal Pad或称十字桥)的做法即可。只会使用软体的设计者,若连这种简单的逻辑都不懂就未免太逊了。
波焊机设计不良
事实上波焊通孔之上锡不良也与波焊机的设计有关。电子产品在小型化SMT 的盛行下,波焊法已渐沦为低端产品的焊接方法。例如单面板或双面板之粗重大型元件者,则只能采用引脚插孔焊接,以提供更好的机械强度。而且由于其等大小元件的高度相差极多,将完全无法采用锡膏式的热风回焊。一旦板面所装元件大小不一高低不齐者,连波焊要彻底做好也不容易。
插脚孔中需要填锡饱满者,除了助焊剂与锡波必须做到良好管理外,助焊剂之后锡波之前的预热(Preheat),也扮演着极其重要的角色。中等大小的板类预热后朝下板面须达 130℃, 朝上板面须达110℃以上,无铅波焊方得以顺利上到孔顶(见图5)。故预热段必须上下各备独立的热板或热风系统。然而一般单面板旧式有铅波焊机,多半只有下预热系统,仅利用其热空气上升的余热进入板顶上空冒充为“上预热系统”。通常此等半桶水设计的上板面只能到达80℃而已。如此低温又如何能诱使孔内的无铅焊料向上爬到顶面?一旦孔内填锡不足,倒霉的PCB永远都是替死鬼!
二、何谓POP(Package on package)?
3G手机或MP3板狭小的面积中,为装置更多的记忆IC起见,只好在PCB所安装一楼式数位逻辑BGA或CSP的背上,再另装一颗二楼式的记忆体BGA (CSP)(见图6)。
此种叠罗