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Q

錫膏潤濕性測試:SMT來料的簡單判斷方法

A
對於簡單的傳入潤濕性測試,將少量焊膏印刷到標準鍍銅焊盤上,然後沿著焊膏建議的輪廓進行回流。冷卻後觀察焊料鋪展:鋪展均勻,邊緣光滑,潤濕良好;收縮、不鋪展或起毛球表示潤濕不良。潤濕天平也可用於定量測試。簡單的測試只是一個初始螢幕;量產前也要對空洞、冷接點等項目進行驗證。

如果在焊膏印刷後和回流焊前,在焊盤邊緣發現明顯的非擴散區域,並且在顯微鏡下可以看到焊膏顆粒堆積,而沒有爬向銅焊盤表面的趨勢,這通常是焊膏潤濕性不足的早期跡象。根本原因是助焊劑活性減弱或焊錫粉過度氧化。實際的解決方法是取同一批錫膏,在裸銅板上點上直徑0.3mm的錫膏點,235℃恆溫60秒後觀察鋪展直徑是否≥1.2mm。預防要點包括進貨檢驗時核實生產日期是否與保質期相符,開封後密封保存在氮氣保護下,每次使用前輕輕搖勻混勻以避免分層。

回流焊接後,QFP元件出現大量單邊潤濕缺陷,並伴隨焊球殘留。症狀是元件端子僅部分鍍錫,表面呈霧面、顆粒狀。原因是焊膏中鬆香樹脂的軟化點過高,導致熔化和鋪展窗口過窄。實際的解決方法是用同一塊鋼網將新、舊批次的錫膏分別印刷在同一塊PCB上,同步通過回流焊爐,比較端子爬升高度的差異。若差值超過0.08mm,則判該批潤濕性異常。預防點是要求供應商在SMT來料檢驗階段提供-40℃至+125℃熱衝擊後的潤濕角測試報告。

0201電阻電容呈現批量立碑現象,直角集中在75°±5°。症狀是元件一端完全潤濕,另一端懸空,焊點呈月牙形。直接原因是焊膏潤濕性不平衡,導致兩端表面張力差超過元件自重的臨界點。實際的解決方法是將待測焊膏與標準樣品焊膏置於相同溫濕度環境下2小時,然後用刮刀在鍍鎳銅片上以45度角勻速拖動,測量拖動痕連續長度的差異。若比標準樣膏低8%以上,則拒收。防範要點是SMT來料檢驗必須包含開封後24小時內動態黏度變化曲線的比較。

經過 OSP 處理的 PCB 在回流後會出現密集的焊盤銅暴露,特別集中在 BGA 底部焊盤陣列中。症狀是焊點邊緣有明顯的銅色環,中心有足夠的焊錫量但沒有覆蓋整個焊盤邊界。原因是焊膏中的滷素活化劑與OSP膜反應不充分。實際的解決方法是,將0.5g焊膏塗在OSP板的指定區域,在氮氣保護下180℃加熱90秒,然後用XRF檢測焊盤表面的餘氯含量。如果高於85ppm,則表示潤濕促進能力不足。預防點是SMT來料檢驗需要隨機抽取3罐進行48小時室溫開放暴露測試,然後再重新測試潤濕性。

同一回流焊爐內不同位置的CHIP元件潤濕狀態有顯著差異。靠近烤箱入口的一側具有良好的潤濕性,而出口側超過30%的端子出現焊料收縮。症狀是焊點收縮成球體並與焊盤邊緣分離。根本原因是焊膏中低沸點溶劑的揮發速率與烘箱溫度曲線不符。實際的解決方案是將待測試的焊膏印刷在FR4測試板上,根據客戶的實際溫度曲線經過烘箱,然後使用共焦顯微鏡測量最大焊點高度與焊盤寬度的比率。如果低於0.21,則判定潤濕響應延遲。預防點是在SMT來料檢驗中增加模擬生產線速度的動態塌陷測試,要求錫膏在120℃保溫15秒時在0.5mm間隙內不橋接,冷卻後無塌落。

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