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密腳IC QFN專用錫膏廠家 技術穩定爬錫高度強

密腳IC QFN專用錫膏廠家 技術穩定爬錫高度強

  • 詳情說明

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密腳IC QFN專用錫膏廠家 無鉛波峰焊焊點為何表面粗糙無光澤? 大部分使用無鉛合金焊接的焊點呈灰暗或者灰白色。這和錫鉛焊點光滑、明亮、有光澤的表面有所不同。這是無鉛焊接中使用的SAC(錫銀銅)合金的典型特征。這一現象的產生有許多原因。其中的一個原因是,無鉛合金含有三種不同的元素,焊料凝固時,三種元素共晶。這些共晶有它們各自的熔點和凝固狀態。

不同共晶晶核的形成

焊料是由兩種或者更多金屬混合而成的合金組成。它的熔化和凝固,取決于在焊料不同共晶可能凝固的區域。在焊料中含有銅和銀時就會出現這種情形。在這種情況下,CuSn-和AgSn-二元共晶部分或者初晶晶粒,可能都會在焊點焊料凝固時再次形成SnAgCu三元共晶。

密腳IC QFN專用錫膏廠家 在SAC合金里可能形成不同的共晶是:Sn5Cu6(在227℃)、SnAg3(在221℃)和Sn+SnAg3+Sn5Cu6(在217℃)。然而,如果整個工藝都不使用含鉛元素,就是這樣。但是,對于富錫合金,錫晶體可能會在焊點冷卻到232℃時凝結在合金層的外面。如果元件引腳鍍了錫鉛合金,從錫鉛鍍層中熔解出來的鉛也會形成共晶晶粒。對于錫鉛共晶體,焊點中焊料某些部分的熔點會降低到183℃;對于SnPbAg共晶體,焊點中焊料某些部分的熔點會降低到178℃。
凝固時焊料的收縮

熔化了的焊料在凝固時收縮大約4%。體積的縮小大部分是出現在焊料最后凝固的地方。通常在這些地方出現熔化溫度最低的共晶晶粒。如果這些晶粒是在焊點的表面,就可能導致焊點呈現灰暗。體積縮小這4%,往往就是焊點中出現微裂紋的原因。例如,在這個過程中,當焊钖因為焊接時焊盤向上移動而流動,并在冷卻時流回去,這些微裂紋就會由于體積縮小和流動而演變成為更大的裂紋。這些裂紋只會在焊點的表面出現。孔壁上的銅和引腳之間的焊料通常會形成可靠的連接,增加焊點的強度。

密腳IC QFN專用錫膏廠家 焊膏未完全凝固時待焊元件移動或者焊料流動

當焊料還未完全凝固時,待焊元件或者焊料發生抖動,最壞的情況是焊點產生裂紋,最好的情況是焊點失去光澤。在焊點形成時焊盤的自然移動,也會引起這個現象。在元件有很多引腳(如連接器)的情況下,焊盤的移動相當大,有可能會導致焊钖撕裂、焊錫浮起或者焊盤的撕裂。

通孔銅鍍層與環氧基材料的熱膨脹系數(CTE)不同,會引起焊盤變化。于是在接觸到焊錫波時,焊盤會上升,沿著銅桶的邊沿上呈楔形,在液態焊料流進孔中形成焊點的過程中也會出現這個現象。

只要焊點一離開焊料焊钖波,它就開始凝固。最初,在此期間較多的熱量轉移到環氧/玻璃布材料上,直到熱能完全消失。然后,電路板冷卻,并恢復到原來的狀態。此時,楔形的焊盤又恢復成平面狀。當這一切發生時,焊料并未完全凝固,它仍處于糊狀。正是這時的抖動會在焊點凝固時影響焊點的表面,并與收縮和撕裂一起導致裂紋產生。裂紋通常與印刷電路板表面是平行的。有時裂紋呈環狀。

焊點的外觀

在凝固期間,最低熔點的共晶被已經凝固的微粒(熔點更高的共晶)所包圍。這就是說,在焊點的最后凝固階段,液態的熔融的焊料和已經凝固的微粒,形成了不同的紋理結構。在凝固時,焊料的體積大約收縮4%。體積的減少和收縮大多數發生在焊點最后凝固的那部分合金。在液體和固體混合凝固的不同階段,它們各有不同的表面結構,加上體積的收縮,就形成了表面沒有光澤的焊點。

一般而言,所有這些機理都是同時發生的,只是每一組焊點的速度各不相同。這可以解釋為焊接后焊點的外觀的差別。因為灰暗的焊點表面是由于工藝過程和使用的合金共同所致的,這樣的結果應該看作是“正常”的。這也是為什么灰暗或者沒有光澤的焊點,應該視為正常的而不是缺陷的原因。

強迫冷卻的效果

強迫冷卻可以幫助印刷電路板以較快的速度降低溫度,但是對于上述機理沒有任何實際作用。它能夠防止在焊接后焊點在凝固時散發出的熱量進一步積累起來——如果是在安裝元件的一側冷卻的話。通過測量焊點凝固時溫度的變化,我們知道大多數焊點是在離開焊錫波之后的三秒鐘內完成凝固的。在這之后的任何冷卻,對已經凝固的焊點都不會有重要的作用。在這三秒鐘內,強迫風冷也會將焊錫波冷卻,這不是人們想要的,最好不要這么做。使用SAC合金時,達到凝固溫度的時間一般是1.4秒,而焊點在離開焊錫波后在3.2秒內完全凝固。

結論

在無鉛焊接中,焊點沒有光澤或者灰暗,這是正常的,不應當把它當作缺陷來看待。由于個別焊點熱設計上的不同,不同的冷卻狀態,都會導致同一塊電路板的焊點之間灰暗程度或者光澤度不同。在一個工藝過程中,同類的焊點大致相同,焊接后的外觀也差不多。然而,其他的焊點,例如,較大或者較小的孔、不同尺寸的焊盤、其他類型的引腳或不同的元件,它們經受不同的冷卻過程,結果就會有不同的焊點表面。最后,焊料的成分是所有問題和結果的主導因素。在無鉛波峰焊接中,在焊接之后的強迫冷卻無法消除或防止焊點外觀灰暗。

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