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Q

SMT 焊錫空洞過多:是焊膏的問題還是回流焊爐參數的問題?

A
排尿可能來自任何一側。焊膏潮濕、助焊劑揮發過快或焊膏中氣泡過多會產生大量空隙。回流坡道太陡會在助焊劑揮發之前將其密封在熔化的焊料中;峰值溫度不足導致焊料不完全熔化;氮氣露點不良也會導致空隙。首先固定焊膏,調整回流曲線並進行對比測試,同時檢查PCB是否受潮,以找出空洞的根本原因。

首先,查看無效位置。如果BGA底部中心的空洞超過15%,QFN散熱焊盤上的空洞超過25%,則基本上可以排除PCB焊盤氧化或鋼網孔徑問題,直接深入研究錫膏和回流爐參數。不要急於更換焊膏;首先使用板上附帶的紅外線測溫儀測量三塊板的即時溫度曲線。必須使用耐高溫黏合劑固定的K型熱電偶,且不能依賴烤箱內建的熱電偶讀數,該讀數距離傳送帶表面1.2mm,實際偏差往往達到±5.3℃。

焊膏的选择不是基于制造商宣传的“低空洞”标签,而是基于三个硬性参数:金属含量必须为88.5±0.3wt%,助焊剂软化点必须在87°C至92°C之间,25°C时的粘度必须为720±50Pa·s。上週,生產線改用了一批日本焊膏,標稱金屬含量為89.2%,但實際測量僅87.6%。導致BGA空洞率從6.3%飆升至13.7%,返修時移除的焊點呈灰色,顯示明顯減少不足。

回流焊爐參數中最容易讓人誤解的就是設定值。將烤箱溫度分析儀放在板下並運行它以記錄每個區域的測量峰值溫度。預熱區1和2的升溫斜率必須控制在1.5℃/s至2.0℃/s之間。如果斜率超過2.2°C/s,助焊劑會劇烈沸騰並排出氣體,但如果斜率小於1.3°C/s,溶劑將不會完全蒸發。本廠使用的十溫區烤箱常測得3區比設定值高4.1℃,而7區比設定值低3.8℃。如果不校準這個偏差,調整參數就像蒙眼捉麻雀。

高於液相線的時間(TAL)必須嚴格控制在65至85秒。使用Sn96.5Ag3.0Cu0.5合金時,測得熔點為217.2℃。烤箱顯示217℃不可靠;您必須使用熱電偶來測量電路板表面的實際焊點溫度。有一次我們發現TAL只有52秒,並且發現鏈速從70cm/min增加到85cm/min,而無需重新運行溫度曲線。峰值溫度在238℃仍然足夠,但保溫時間不足,銅錫金屬間化合物(IMC)生長不夠,界面層處累積了空隙。

峰值溫度不能僅指235°C至245°C的寬廣範圍。對於0.4mm間距BGA,必須穩定在239℃±1℃;對於厚銅板上的大面積導熱焊盤,必須升溫至242.5℃並維持≥12秒,否則助焊劑殘留物無法推開氮氣保護層。上個月,我們嘗試了243.8°C,但空洞率反而增加,因為焊膏中的松香龜裂太快,碳化顆粒堵塞了排氣通道。

不要盲目相信99.99%的氮濃度。當測得的氧含量超過100ppm時,空隙率開始線性上升。超過350ppm後,每增加50ppm,空隙面積增加約2.1%。我們改用線上氧氣分析儀進行監測,發現儲氣​​罐減壓閥內部密封圈老化,導致進入的氮氣中混入空氣中。測得氧含量達620ppm。停機並更換密封圈後,當天廢品率回落至5.4%。

鋼網厚度和孔徑大小會影響焊膏釋放量,但空洞的主要原因並不在這裡。對於0.3mm焊盤上的0.12mm鋼網印刷,如果脫模後的錫膏體積小於0.012mm3,無論錫膏多好,也無法挽救空洞。然而,這種情況非常罕見。 In我們過去六個月的數據,只有2例,都是由於刮刀壓力錯誤地從4.5kg調整到6.8kg,導致錫膏被壓平。

最後,檢查焊膏儲存情況。從冰箱拿出來後,一定要預熱4小時以上。如果未開封的焊膏放置在25℃環境超過12小時,助焊劑活性會衰減約17%。一批錫膏僅預熱2小時就投入生產,Chip 0402元件焊點處出現空洞集中現象。顯微鏡下觀察,助焊劑殘渣呈絮狀,氧化膜未完全溶解。

更換焊膏前,先做小批量驗證。取20塊板,保持烘箱溫度曲線不變,僅改變焊膏,測量5個典型元件的空洞率。驗收標準不是平均值低於8%,而是單板最大作廢率≤11%,且連續10板無異常點超過9%。上次我們依照此方法淘汰了3家供應商,最終選定的供應商實測金屬含量為88.47wt%,TAL波動控制在±3.2秒以內。

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