焊錫膏問題分析

　　焊錫膏問題分析

焊膏的回流焊接是用在SMT安裝工藝中的主要板級互連辦法，這種焊接辦法把所需要的焊接特性極好地結合在一同，這些特性包含易於加工、對各種SMT設計有廣泛的兼容性，具有高的焊接可靠性以及本錢低等
；然而
，在回流焊接被用作為最重要的SMTyuanjianjihebanjihulianbanfadeshifen，tayezaodaoyaoqiujinyibugaishanhanjiegongnengdeyingzhan
，shishishang，huiliuhanjiejinengnengfoujingshouzhuzheyiyingzhanjiangjuedinghangaonengfoujixuzuoweishouyaodeSMT焊han接jie資zi料liao，尤you其qi是shi在zai超chao纖xian細xi距ju離li技ji能neng不bu斷duan獲huo得de進jin展zhan的de狀zhuang況kuang之zhi下xia。下xia麵mian咱zan們men將jiang討tao論lun影ying響xiang改gai善shan回hui流liu焊han接jie功gong能neng的de幾ji個ge主zhu要yao問wen題ti，為wei發fa激ji起qi工gong業ye界jie研yan究jiu出chu處chu理li這zhe一yi課ke題ti的de新xin辦ban法fa，咱zan們men分fen別bie對dui每mei個ge問wen題ti簡jian要yao介jie紹shao如ru下xia：

元件固定

雙(shuang)麵(mian)回(hui)流(liu)焊(han)接(jie)已(yi)選(xuan)用(yong)多(duo)年(nian)
，在(zai)此(ci)，先(xian)對(dui)第(di)一(yi)麵(mian)進(jin)行(xing)印(yin)刷(shua)布(bu)線(xian)
，安(an)裝(zhuang)元(yuan)件(jian)和(he)軟(ruan)熔(rong)，然(ran)後(hou)翻(fan)過(guo)來(lai)對(dui)電(dian)路(lu)板(ban)的(de)另(ling)一(yi)麵(mian)進(jin)行(xing)加(jia)工(gong)處(chu)理(li)，為(wei)了(le)愈(yu)加(jia)節(jie)省(sheng)起(qi)見(jian)，某(mou)些(xie)工(gong)藝(yi)省(sheng)去(qu)了(le)對(dui)第(di)一(yi)麵(mian)的(de)軟(ruan)熔(rong)，而(er)是(shi)一(yi)同(tong)軟(ruan)熔(rong)頂(ding)麵(mian)和(he)底(di)麵(mian)，典(dian)型(xing)的(de)比(bi)如(ru)是(shi)電(dian)路(lu)板(ban)底(di)麵(mian)上(shang)僅(jin)裝(zhuang)有(you)小(xiao)的(de)元(yuan)件(jian)
，如(ru)芯(xin)片(pian)電(dian)容(rong)器(qi)和(he)芯(xin)片(pian)電(dian)阻(zu)器(qi)，因(yin)為(wei)印(yin)刷(shua)電(dian)路(lu)板(ban)（PCB）deshejiyuelaiyuezaluan，zhuangzaidimianshangdeyuanjianyeyuelaiyueda，chengguoruanrongshiyuanjiandiaoluochengweiyigezhongyaodewenti。mingxian，yuanjiandiaoluoxianxiangshiyinweiruanrongshironghualedehanliaoduiyuanjiandechuizhigudingliquefa

，erchuizhigudingliquefakeguiyinyuyuanjianfenliangtianjia，yuanjiandekehanxingcha，hanjidechaoshixinghuohanliaoliangquefadeng。qijian，diyigeyaosushizuigenbendeyuanyin。jiaruzaiduihoubiandesangeyaosujiayigaishanhourengyouyuanjiandiaoluoxianxiangcunzai
，jiubixuyunyongSMT粘結劑。明顯
，運用粘結劑將會使軟熔時元件自對準的效果變差。

未焊滿

未焊滿是在相鄰的引線之間構成焊橋。通常，所有能引起焊膏坍落的要素都會導致未焊滿，這些要素包含：1，升溫速度太快；2，焊膏的觸變功能太差或是焊膏的粘度在剪切後康複太慢
；3，金屬負荷或固體含量太低
；4，粉料粒度散布太廣
；5
；焊(han)劑(ji)外(wai)表(biao)張(zhang)力(li)太(tai)小(xiao)。可(ke)是(shi)
，坍(tan)落(luo)並(bing)非(fei)必(bi)定(ding)引(yin)起(qi)未(wei)焊(han)滿(man)，在(zai)軟(ruan)熔(rong)時(shi)，熔(rong)化(hua)了(le)的(de)未(wei)焊(han)滿(man)焊(han)料(liao)在(zai)外(wai)表(biao)張(zhang)力(li)的(de)推(tui)進(jin)下(xia)有(you)斷(duan)開(kai)的(de)或(huo)許(xu)
，焊(han)料(liao)丟(diu)失(shi)現(xian)象(xiang)將(jiang)使(shi)未(wei)焊(han)滿(man)問(wen)題(ti)變(bian)得(de)愈(yu)加(jia)嚴(yan)重(zhong)。在(zai)此(ci)狀(zhuang)況(kuang)下(xia)，因(yin)為(wei)焊(han)料(liao)丟(diu)失(shi)而(er)集(ji)合(he)在(zai)某(mou)一(yi)區(qu)域(yu)的(de)過(guo)量(liang)的(de)焊(han)料(liao)將(jiang)會(hui)使(shi)熔(rong)融(rong)焊(han)料(liao)變(bian)得(de)過(guo)多(duo)而(er)不(bu)易(yi)斷(duan)開(kai)。

除了引起焊膏坍落的要素而外
，下麵的要素也引起未滿焊的常見原因：1，相對於焊點之間的空間而言
，焊膏熔敷太多；2，加熱溫度過高；3，焊膏受熱速度比電路板更快；4
，焊劑潮濕速度太快；5，焊劑蒸氣壓太低；6；焊劑的溶劑成分太高
；7


，焊劑樹脂軟化點太低。

斷續潮濕

焊料膜的斷續潮濕是指有水呈現在光滑的外表上（1.4.5.），這zhe是shi因yin為wei焊han料liao能neng粘zhan附fu在zai大da多duo數shu的de固gu體ti金jin屬shu外wai表biao上shang，並bing且qie在zai熔rong化hua了le的de焊han料liao掩yan蓋gai層ceng下xia隱yin藏zang著zhe某mou些xie未wei被bei潮chao濕shi的de點dian，因yin而er
，在zai開kai端duan用yong熔rong化hua的de焊han料liao來lai掩yan蓋gai外wai表biao時shi，會hui有you斷duan續xu潮chao濕shi現xian象xiang呈cheng現xian。亞ya穩wen態tai的de熔rong融rong焊han料liao掩yan蓋gai層ceng在zai最zui小xiao外wai表biao能neng驅qu動dong力li的de效xiao果guo下xia會hui產chan生sheng收shou縮suo，不bu一yi會hui兒er之zhi後hou就jiu集ji合he成cheng分fen離li的de小xiao球qiu和he脊ji狀zhuang禿tu起qi物wu。斷duan續xu潮chao濕shi也ye能neng由you部bu件jian與yu熔rong化hua的de焊han料liao相xiang觸chu摸mo時shi放fang出chu的de氣qi體ti而er引yin起qi。因yin為wei有you機ji物wu的de熱re分fen解jie或huo無wu機ji物wu的de水shui合he效xiao果guo而er開kai釋shi的de水shui分fen都dou會hui產chan生sheng氣qi體ti。水shui蒸zheng氣qi是shi這zhe些xie有you關guan氣qi體ti的de最zui常chang見jian的de成cheng份fen，在zai焊han接jie溫wen度du下xia，水shui蒸zheng氣qi具ju極ji強qiang的de氧yang化hua效xiao果guo，能neng夠gou氧yang化hua熔rong融rong焊han料liao膜mo的de外wai表biao或huo某mou些xie外wai表biao下xia的de界jie麵mian（典型的比如是在熔融焊料交界上的金屬氧化物外表）。changjiandezhuangkuangshijiaogaodehanjiewenduhejiaochangdetingliushikehuidaozhigengweiyanzhongdeduanxuchaoshixianxiang，youqishizaijitijinshuzhizhong，fanyingsududetianjiahuidaozhiyujiaqiangliedeqitikaishi。yuciyitong，jiaochangdetingliushikeyehuiyanchangqitikaishideshike。yishangliangfangmiandouhuitianjiakaishichudeqitiliang，xiaochuduanxuchaoshixianxiangdebanfashi：1，下降焊接溫度；2，縮短軟熔的停留時刻
；3
，選用流動的慵懶氣氛
；4，下降汙染程度。

低殘留物

對不必整理的軟熔工藝而言，為了獲得裝飾上或功能上的效果


，常常要求低殘留物，對功能要求方麵的比如包含“經過在電路中測驗的焊劑殘留物來探查測驗堆焊層以及在刺進接頭與堆焊層之間或在刺進接頭與軟熔焊接點鄰近的通孔之間實施電觸摸”，jiaoduodehanjicanzhachanghuidaozhizaiyaoshishidianchumodejinshubiaocengshangyouguoduodecanliuwuyangai，zhehuizuaidianxianjiedejianli，zaidianlumiduriyitianjiadezhuangkuangxia，zhegewentiyuefazaodaorenmendezhongshi。

明ming顯xian，不bu必bi整zheng理li的de低di殘can留liu物wu焊han膏gao是shi滿man意yi這zhe個ge要yao求qiu的de一yi個ge抱bao負fu的de處chu理li辦ban法fa。然ran而er，與yu此ci相xiang關guan的de軟ruan熔rong必bi要yao條tiao件jian卻que使shi這zhe個ge問wen題ti變bian得de愈yu加jia雜za亂luan化hua了le。為wei了le預yu測ce在zai不bu同tong等deng級ji的de慵yong懶lan軟ruan熔rong氣qi氛fen中zhong低di殘can留liu物wu焊han膏gao的de焊han接jie功gong能neng，提ti出chu一yi個ge半ban經jing曆li的de模mo型xing，這zhe個ge模mo型xing預yu示shi，跟gen著zhe氧yang含han量liang的de下xia降jiang
，焊han接jie功gong能neng會hui迅xun速su地di改gai善shan，然ran後hou逐zhu步bu趨qu於yu平ping穩wen，試shi驗yan成cheng果guo表biao明ming，跟gen著zhe氧yang濃nong度du的de下xia降jiang，焊han接jie強qiang度du和he焊han膏gao的de潮chao濕shi才cai能neng會hui有you所suo添tian加jia，此ci外wai

，焊han接jie強qiang度du也ye隨sui焊han劑ji中zhong固gu體ti含han量liang的de添tian加jia而er添tian加jia。試shi驗yan數shu據ju所suo提ti出chu的de模mo型xing是shi可ke比bi較jiao的de，並bing強qiang有you力li地di證zheng明ming了le模mo型xing是shi有you效xiao的de，能neng夠gou用yong以yi預yu測ce焊han膏gao與yu資zi料liao的de焊han接jie功gong能neng，因yin而er，能neng夠gou斷duan語yu，為wei了le在zai焊han接jie工gong藝yi中zhong成cheng功gong地di選xuan用yong不bu必bi整zheng理li的de低di殘can留liu物wu焊han料liao
，應ying當dang運yun用yong慵yong懶lan的de軟ruan熔rong氣qi氛fen。

空隙

空隙是指在元件引線與電路板焊點之間沒有構成焊接點。一般來說，這可歸因於以下四方麵的原因：1，焊料熔敷缺乏

；2，引線共麵性差；3，潮濕不行；4，焊料損耗棗這是由預鍍錫的印刷電路板上焊膏坍落，引線的芯吸效果（2.3.4）或焊點鄰近的通孔引起的,引線共麵性問題是新的分量較輕的12密耳（μm）距離的四芯線扁平集成電路(QFP棗Quad flat packs)的一個特別令人重視的問題,為了處理這個問題,提出了在安裝之前用焊料來預塗覆焊點的辦法(9),此法是擴大部分焊點的尺度並沿著興起的焊料預掩蓋區構成一個可操控的部分焊接區,並由此來抵償引線共麵性的改變和避免空隙,引線的芯吸效果能夠經過減慢加熱速度以及讓底麵比頂麵受熱更多來加以處理,此外,運用潮濕速度較慢的焊劑,較高的活化溫度或能推遲熔化的焊膏(如混有錫粉和鉛粉的焊膏)也能最大限度地削減芯吸效果.在用錫鉛掩蓋層光整電路板之前,用焊料掩膜來掩蓋銜接途徑也能避免由鄰近的通孔引起的芯吸作

成球不良

BGA成球常遇到諸如未焊滿,焊球不對準,焊球漏失以及焊料量缺乏等缺點,這通常是因為軟熔時對球體的固定力缺乏或自定心力缺乏而引起。固定力缺乏或許是由低粘稠,高阻擋厚度或高放氣速度構成的
；而自定力缺乏一般由焊劑活性較弱或焊料量過低而引起。

BGA成球效果可經過獨自運用焊膏或許將焊料球與焊膏以及焊料球與焊劑一同運用來完成; 正確的可行辦法是將全體預成形與焊劑或焊膏一同運用。最通用的辦法看來是將焊料球與焊膏一同運用，利用錫62或錫63球焊的成球工藝產生了極好的效果。在運用焊劑來進行錫62或錫63球焊的狀況下,缺點率跟著焊劑粘度,rongjidehuifaxinghejulichidudexiajiangertianjia
，yitongyegenzhehanjiderongfuhoudu
，hanjidehuoxingyijihandianzhijingdetianjiaertianjia
，zaiyonghangaolaijinxinggaowenronghuadeqiuhanxitongzhong，meiyouguanchadaoyouhanqiuloushixianxiangchengxian，bingqieqiduizhunjingquedusuihangaorongfuhouduyurongjihuifaxing，hanjidehuoxing，handiandechiduyukehanxingyijijinshufuzaidetianjiaertianjia，zaiyunyongxi63焊(han)膏(gao)時(shi)，焊(han)膏(gao)的(de)粘(zhan)度(du)
，距(ju)離(li)與(yu)軟(ruan)熔(rong)截(jie)麵(mian)對(dui)高(gao)熔(rong)化(hua)溫(wen)度(du)下(xia)的(de)成(cheng)球(qiu)率(lv)幾(ji)乎(hu)沒(mei)有(you)影(ying)響(xiang)。在(zai)要(yao)求(qiu)選(xuan)用(yong)慣(guan)例(li)的(de)印(yin)刷(shua)棗(zao)開(kai)釋(shi)工(gong)藝(yi)的(de)狀(zhuang)況(kuang)下(xia)，易(yi)於(yu)開(kai)釋(shi)的(de)焊(han)膏(gao)對(dui)焊(han)膏(gao)的(de)獨(du)自(zi)成(cheng)球(qiu)是(shi)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)的(de)。全(quan)體(ti)預(yu)成(cheng)形(xing)的(de)成(cheng)球(qiu)工(gong)藝(yi)也(ye)是(shi)很(hen)的(de)開(kai)展(zhan)的(de)出(chu)路(lu)的(de)。削(xue)減(jian)焊(han)料(liao)鏈(lian)接(jie)的(de)厚(hou)度(du)與(yu)寬(kuan)度(du)對(dui)進(jin)步(bu)成(cheng)球(qiu)的(de)成(cheng)功(gong)率(lv)也(ye)是(shi)相(xiang)當(dang)重(zhong)要(yao)的(de)。

構成孔隙

構成孔隙通常是一個與焊接接頭的相關的問題。尤其是應用SMT技能來軟熔焊膏的時分

，在選用無引線陶瓷芯片的狀況下，絕大部分的大孔隙(>0.0005英寸/0.01毫米)是處於LCCC焊點和印刷電路板焊點之間

，與此一同,在LCCC城堡狀物鄰近的角焊縫中,僅有很少量的小孔隙，孔隙的存在會影響焊接接頭的機械功能,並會危害接頭的強度,延展性和疲憊壽命,這是因為孔隙的成長會聚結成可延伸的裂紋並導致疲憊，孔隙也會使焊料的應力和 協變添加,這也是引起損壞的原因。此外,焊料在凝固時會產生收縮,焊接電鍍通孔時的分層排氣以及夾藏焊劑等也是構成孔隙的原因。

在焊接進程中,構成孔隙的械製是比較雜亂的
，一般而言,孔隙是由軟熔時夾層狀結構中的焊猜中夾藏的焊劑排氣而構成的(2,13)孔隙的構成主要由金屬化區的可焊性決定,並跟著焊劑活性的下降,粉末的金屬負荷的添加以及引線接頭下的掩蓋區的添加而改變,削減焊料顆粒的尺度僅能銷許添加孔隙。此外,孔隙的構成也與焊料粉的聚結和消除固定金屬氧化物之間的時刻分配有關。焊膏聚結越早
，構成的孔隙也越多。通常,大孔隙的份額隨總孔隙量的添加而添加.與總孔隙量的分析成果所示的狀況比較,那些有啟發性的引起孔隙構成要素將對焊接接頭的可靠性產生更大的影響,操控孔隙構成的辦法包含:1,改善元件/衫底的可焊性;2,選用具有較高助焊活性的焊劑;3,削減焊料粉狀氧化物;4,選用慵懶加熱氣氛.5,減緩軟熔前的預熱進程.與上述狀況比較,在BGA安裝中孔隙的構成遵照一個略有不同的模式(14).一般說來.在選用錫63焊料塊的BGA安裝中孔隙主要是在板級安裝階段生成的.在預鍍錫的印刷電路板上,BGA接頭的孔隙量隨溶劑的揮發性,金屬成分和軟熔溫度的升高而添加,一同也隨粉粒尺度的削減而添加;這可由決定焊劑排出速度的粘度來加以解說.按照這個模型,在軟熔溫度下有較高粘度的助焊劑介質會阻礙焊劑從熔融焊猜中排出,因而,添加夾藏焊劑的數量會增大放氣的或許性,從而導致在BGA安裝中有較大的孔隙度.在不考慮固定的金屬化區的可焊性的狀況下,焊劑的活性和軟熔氣氛對孔隙生成的影響似乎能夠忽略不計.大孔隙的份額會隨總孔隙量的添加而添加,這就表明,與總孔隙量分析成果所示的狀況比較,在BGA中引起孔隙生成的要素對焊接接頭的可靠性有更大的影響,這一點與在SMT工藝中空隙生城的狀況類似。

當錫膏至於一個加熱的環境中
，錫膏回流分為五個階段　首要
，用於達到所需粘度和絲印功能的溶劑開端蒸騰，溫度上升必需慢(大約每秒3°C)
，以約束沸騰和飛濺，避免構成小錫珠，還有，一些元件對內部應力比較靈敏，假如元件外部溫度上升太快，會構成開裂。

助(zhu)焊(han)劑(ji)活(huo)躍(yue)，化(hua)學(xue)清(qing)洗(xi)舉(ju)動(dong)開(kai)端(duan)
，水(shui)溶(rong)性(xing)助(zhu)焊(han)劑(ji)和(he)免(mian)洗(xi)型(xing)助(zhu)焊(han)劑(ji)都(dou)會(hui)產(chan)生(sheng)同(tong)樣(yang)的(de)清(qing)洗(xi)舉(ju)動(dong)

，隻(zhi)不(bu)過(guo)溫(wen)度(du)稍(shao)微(wei)不(bu)同(tong)。將(jiang)金(jin)屬(shu)氧(yang)化(hua)物(wu)和(he)某(mou)些(xie)汙(wu)染(ran)從(cong)即(ji)將(jiang)結(jie)合(he)的(de)金(jin)屬(shu)和(he)焊(han)錫(xi)顆(ke)粒(li)上(shang)清(qing)除(chu)。好(hao)的(de)冶(ye)金(jin)學(xue)上(shang)的(de)錫(xi)焊(han)點(dian)要(yao)求(qiu)“清潔”的外表。

當溫度繼續上升，焊錫顆粒首要獨自熔化，並開端液化和外表吸錫的“燈草”進程。這樣在所有或許的外表上掩蓋
，並開端構成錫焊點。

這個階段最為重要
，當單個的焊錫顆粒全部熔化後，結合一同構成液態錫，這時外表張力效果開端構成焊腳外表，假如元件引腳與PCB焊盤的空隙超過4mil，則極或許因為外表張力使引腳和焊盤分隔，即構成錫點開路。

冷卻階段，假如冷卻快，錫點強度會稍微大一點
，但不能夠太快而引起元件內部的溫度應力。

回流焊接要求總結：

重要的是有充分的緩慢加熱來安全地蒸騰溶劑，避免錫珠構成和約束因為溫度脹大引起的元件內部應力
，構成開裂痕可靠性問題。

其次

，助焊劑活躍階段必須有適當的時刻和溫度，允許清潔階段在焊錫顆粒剛剛開端熔化時完成。

shikewenduquxianzhonghanxironghuadejieduanshizuizhongyaode，bixuchongfendiranghanxikelichedironghua，yehuagouchengyejinhanjie，shengxiarongjihezhuhanjicanyudezhengteng，gouchenghanjiaowaibiao。cijieduanjiarutairehuotaichang，huoxuduiyuanjianhePCB構成傷害。

錫膏回流溫度曲線的設定，最好是根據錫膏供貨商提供的數據進行，一同掌握元件內部溫度應力改變原則，即加熱溫升速度小於每秒3°C，和冷卻溫降速度小於5° C。

PCB安裝假如尺度和分量很類似的話，可用同一個溫度曲線。

重要的是要常常乃至每天檢測溫度曲線是否正確。

總 結

焊膏的回流焊接是SMT安裝工藝中的主要的板極互連辦法
，影響回流焊接的主要問題包含：底麵元件的固定
、未焊滿、斷續潮濕
、低殘留物
、空隙
、焊料成球
、焊料結珠

、焊接角焊縫抬起
、TombstoningBGA成球不良
、構成孔隙等,問題還不僅限於此,在本文中未提及的問題還有浸析效果,金屬間化物,不潮濕,歪扭,無鉛焊接等.隻有處理了這些問題,回流焊接作為一個重要的SMT安裝辦法,才能在超纖細距離的年代繼續成功地保留下去。