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5G設備無鹵高可靠焊料,適應複雜工作環境

5G設備無鹵高可靠焊料,適應複雜工作環境

當我們在生產線上實際更換某5G小基地台射頻板上的焊料時,我們發現原來的含鹵素焊膏在回流焊後經過72小時85℃/85%RH濕熱老化後,BGA焊點邊緣開始出現微裂紋。 5G設備改用JJY無鹵高可靠性焊料後,在相同條件下焊點完整性保持完好。這顯示其助焊劑殘渣具有較低的吸濕性、較小的離子污染以及較好的熱膨脹係數匹配性;該焊料在SAC305基體中添加0.03wt%Ni和0.015wt%Ge微合金元素,使焊點晶粒細化程度提高40%,因此在-40℃斷層試驗中未觀察到脆性斷裂。

印刷過程必須同時調整刮刀壓力和脫模速度,因為JJY用於5G設備的焊料的觸變指數為4.8,比傳統無鹵焊膏高0.6。如果脫模速度低於25mm/s,很容易造成錫膏拉絲或橋連,尤其是在0.3mm間距5G濾波器封裝焊盤上更為敏感;我們曾經未能及時校準鋼網張力,導致局部焊錫量偏差18%。隨後,我們統一控制張力在45N/cm,每4小時用張力計測量一次,保持CPK穩定在1.33以上。

回流焊爐溫區設定必須考慮無鹵系統活化溫度偏高的特性。預熱區升溫速率必須控制在1.2℃/s以內,否則助焊劑提前劇烈揮發,造成焊球飛濺。我們在東莞某工廠調試時發現,當第3溫區高峰溫度達到158℃時,0201元件的錫球率從0.3%飆升至2.7%。最後我們將該區域的溫度降低到142℃,並延長保溫時間12秒,徹底解決了問題;值得注意的是,氮氣保護氣氛下的氧含量必須壓在100ppm以下,否則Cu6Sn5金屬間化合物層的厚度會異常增加35%,直接削弱焊點的抗跌落性能。

AOI檢查不僅看錫膏覆蓋率,還要注意錫膏邊緣的毛刺高度。 JJY用於5G設備的焊錫採用球形度>92%的超細粉末,在30μm鋼網開孔下仍能實現崩邊<8μm。但如果鋼網雷射拋光製程不到位,塌陷量會超過15μm,誘發立碑;我們建議每500塊印製板使用3D SPI掃描鋼網開口橫截面,以確認孔壁粗糙度Ra值是否保持在0.25μm以內。一旦超標,應立即更換鋼網,避免大量冷焊點。

維修返工時嚴禁使用普通烙鐵頭直接加熱,因為這種焊料的熔化範圍為217~220℃,窗口只有3℃。普通烙鐵溫度波動±8℃,容易造成焊點過熱氧化或潤濕不良。必須使用即時溫度回饋的恆溫烙鐵,接觸時間≤3秒;一次修復某毫米波天線陣時,由於連續兩次重焊操作,導致焊點IMC層增厚至4.2μm,第三個裝置出現推力下降22%。隨後,所有修復改為熱風局部返修,並嚴格記錄每點加熱次數。

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