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电子组装中“枕头”缺陷的解决方案.pdf

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电子组装中“枕头”缺陷的解决方案.pdf

上传人:小sjj 2022/7/28 文件大小:884 KB

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电子组装中“枕头”缺陷的解决方案.pdf

文档介绍

文档介绍:: .
电 子 组 装 中 “ 率下限,且必须通过试验
来确定。例如,要定义出影响焊膏高度的变量,在实际印刷过程
中需要排除由于外界变化所出现的所有其它因素。较为常见的一
些变化因素是跟电路板和刮刀有关。 由于焊膏脱模过程中对这些
基本特性进行了改进,焊膏高度的变化就可以被减少到最小,缺
陷等级也将下降。
(图 3)回流
大多数的枕头缺陷产生在回流焊接工序,而这是一个平衡的过
程。一个好的温度曲线是介于太少跟太多的中间点。回流过程中,
器件受热变形时一侧,或者对应的另一侧(“普林格尔效应,
Pringle effect”或“马铃薯片,potato chip”)甚至角部或中心
区域会抬高。仔细阅读元件制造商的推荐资料并确保其回流温度
不超过最大工艺能力的限制是非常重要的,这也是为什么 OEM
打电话说当他们更换了一种焊膏后发现枕头缺陷减少了的原因
所在;经过推荐使用较低的峰值温度并检查器件的资料,他们发
现多年来一直用过高的温度在生产。
通常情况下,回流温度曲线的设置可以为现有焊料和器件提供了
最大可能的温度拉升范围,但是针对枕头缺陷的预防可能需要进
行调整。除此之外,一些次要的目标是好的润湿、固态金属间化
合物的形成、均匀焊点以及细小而紧密的晶体结构(图 4)。所
有这些都是通过回流过程控制来实现的。回流过程中有四部分可以调节,以减少枕头缺陷。它们是升温斜
率、液态时间(TAL)、峰值温度和降温速率。每一部分对最终
的焊点结构都有着不同的影响,而且每一个因素都很重要。
枕头和葡萄缺陷:关联缺陷
分成四个部分的回流过程的第一步是升温斜率,它对金属间化合
物的形成具有很重要的作用。升温斜率,也就是从室温到峰值温
度的过程,应注意的几个原因如下:升温斜率决定助焊剂的铺展
与挥发,就像有一只“黑手”操纵着枕头、葡萄缺陷及氧化物的形
成。一个缓慢的升温过程可以使更多溶剂挥发出来,或“放气”,
这样可以使助焊剂更贴近所接触的区域,减少溅锡和塌陷,也提
供了足够的时间使助焊剂的溶剂尽量全部挥发,从而减少空洞以
及保持电路板的温差(ΔT)小于 10。C。然而,这个额外的时
间可能对一些易受影响的要点问题产生不利影响,特别是造成器件可焊端与基板镀层,以及焊料合金本身的氧化。
形成枕头和葡萄缺陷的另一个原因是回流时间的延长使助焊剂
消耗过多。不完全结合或葡萄缺陷(图 5)是助焊剂消耗过多的
另一个副产品,并且数量不断增加。回流过程中当锡粉的外表面
已经失去了助焊剂的保护并且没有熔进焊膏的主体时,葡萄现象
就会发生,这就产生了一个不光滑的表面,类似于葡萄。当助焊
剂消耗过多发生在 BGA 和 CSP 上的时候,它看起来就是一个
枕头缺陷。
在有表面葡萄现象的焊点切片中可以看到,其湿润性、金属间化
合物层以及张力强度等都没有受到影响,并且电气性能得以维
持。这表明,葡萄现象仅仅只是表观的。然而,制造商仍然应该
尽量避免葡萄现象的发生,因为质检人员通常会把这误判为不正
常的焊点,如冷焊或者其它缺陷,而且视觉检测设备也会把此类
焊点误判成缺陷焊点并进行报告。

翘曲归结于供应商的另一个主要问题是 BGA 元器件的完好性
(integrity)。在产品制造的回流焊接过程中,元器件的完好性
不足会使元器件发生翘曲,而这是造成枕头缺陷的主要原因之
一。如果 BGA 在焊接过程中开始变形,焊球就会与焊膏失去接
触,从而不能浸润到整块焊锡。元器件的封装设计、材质和完好
性都可能造成器件的翘曲。新的封装器件在应用到生产之前,应
该进行内部验证测试,以了解其在生产过程中的潜在翘曲问题。
液态时间(TAL)和峰值温度对枕头缺陷有同类影响。将液态时
间(TAL