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Leiterplatte Blog - Qualitätsprobleme beim bleifreien Löten von fr4 PCB

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Qualitätsprobleme beim bleifreien Löten von fr4 PCB

2023-03-06
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Author:iPCB

1.Bildung und Reaktion von Leerstellen

Obwohl die fr4 PCB Lötpaste aus 88-90% Lötlegierungskugel durch Gewicht und 10-12% organischen Hilfsmaterialien besteht, ist das Volumenverhältnis der beiden gleichmäßig gemischt halb. Daher, wenn die Lötstelle in starker Hitze geheilt wird und der Hauptkörper der Lötstelle wird, werden die organischen Stoffe mit geringem Gewicht unter normalen Umständen aus dem Hauptkörper der Legierung herausgepresst und von der Lötstelle getrennt. Sobald sich jedoch die Oberfläche der Lötstelle verfestigt hat, so dass die innere organische Materie nicht rechtzeitig nach außen entweichen kann, ist sie gebunden, in Gas gerissen zu werden und in der Lötstelle zu bleiben und allgegenwärtige Gaslöcher oder Hohlräume zu bilden. Leider, sobald die Lotpaste Wasser absorbiert, wird die Situation schlimmer sein. Grundsätzlich ist der durch Gasausdehnung gebildete Hohlraum kugelförmig. Diese Art des Rückschweißens Hohlraums ist nicht nur viel mehr als das des Wellenschweißens in Menge oder Volumen, sondern hat auch verschiedene Ursachen und sollte nicht verwechselt werden.

fr4 PCB

2.Löcher in BGA Pad

Die Hohlräume in verschiedenen bleifreien Lotpasten-Lötstellen sind die meisten und größten in BGA- oder CSP-Kugelbolzen-Lötstellen. Ein Grund ist, dass, als die vorgelagerte Verpackungsanlage die Kugel auf den Boden der BGA-Trägerplatte pflanzte, sie vorübergehend die Schweißpaste (G1ue FluX) anbrachte, und dann wurde sie durch Heißluft geschmolzen, die möglicherweise ein Loch in der Kugel gebildet haben könnte. Natürlich gibt es nach dem Zurücklöten in der Montageanlage weitere Löcher in der Lötpaste. Die meisten von ihnen sind das Ergebnis des Gases in der Lötpaste steigt und bohrt in die Kugel, und die beiden Phasen fließen zusammen, um der Situation zu helfen. Diese Art von Loch, das BGA-Kugelfuß nicht vermeiden kann, ist in der Tat von internationalen Normen akzeptiert worden. Da die HDI-Verbindungstechnologie vorherrscht (bezieht sich sowohl auf das schichtsteigernde Verfahren als auch auf das Laser-Mikroblindloch), muss die Verbindung zwischen BGA oder CSP und der inneren Schicht nicht durch PTH, sondern nur durch das Mikroblindloch mit lokaler Leitung passieren. Dies reduziert nicht nur das irrelevante Bohren anderer Schichten (wie Bodenschicht oder Leistungsschicht), sondern verbessert auch die Qualität der Signalintegrität; Darüber hinaus kann das Rauschen reduziert werden, indem die Signalleitung verkürzt wird, wodurch das Hochgeschwindigkeitssignal perfekter funktioniert. Sobald jedoch das Kugelpolster im BGA-Bereich der Platine mit einem kleinen blinden Loch (Viain Pad) ausgestattet ist, verursacht das Rücksechweißen der Lötpaste zwangsläufig einen Schlagraum am Kugelfuß, der die Festigkeit der Lötstelle stark beeinflusst. Glücklicherweise können zu dieser Zeit in 2006 mit dem schnellen Fortschritt der Kupfergalvanik-Technologie nicht nur die großen und kleinen Sacklöcher mit Kupfer gefüllt werden, sondern auch das PTH mit kleinem Durchmesser gefüllt werden. Daher sollten Leiterplattenhersteller mit guter Technologie nicht weiterhin das Problem des Blindlochblasens auf der Lötstelle haben. Gegenwärtig, in der Übergangszeit, wenn BGA auf Lager immer noch ein Kugelbolzen mit Blei 63/37 ist, aber die für die Montage verwendete Lotpaste bleifreies SAC ist, schmilzt ersteres zuerst in Flüssigkeit, und letzteres mit höherem mp steigt in den flüssigen Kugelbolzen, wenn während des Schweißens irgendein Gasloch auftritt, und sein schwimmender Weg ist viel einfacher als aus der Kugel zu entkommen. Sobald die gedruckte Lötpaste hygroskopisch war, ist es nicht verwunderlich, dass die benachbarten Stifte konkurrieren, um ein super großes Loch mit Kurzschluss zu machen. Im Prinzip sollte, wenn mehr als ein BGA auf der Platine vorhanden ist, eine lange Sattelrefluxkurve verwendet werden, um die flüchtigen Stoffe zu vertreiben und die Blaslötstelle zu reduzieren.


3.Leerstellen aus der Oberflächenbehandlung

Bei einigen PCBA-Oberflächenbehandlungsfilmen können auch solche mit hohem organischen Gehalt (I-Ag und OSP sind die typischsten) bei anschließender starker Hitze leicht in kleine Löcher gerissen werden. Seine Eigenschaft ist, dass die meisten von ihnen nur an der Schnittstelle bleiben. Obwohl die Zahl groß ist, ist das Volumen nicht groß. Es wird "Interface Microhole" genannt. Diese Art des kontinuierlichen Filmmikrolochs, ob Wellenschweißen oder Rückseitenschweißen, tritt oft auf, und Silbereintauchen ist ernster. Die Lösung besteht darin, die Formel und den Prozess der Oberflächenbehandlung zu verbessern. Die in Silber getauchte Schicht lässt sich leicht anlaufen, wenn sie auf eine geringe Menge Schwefelgas in der Luft trifft. Um Anlaufen zu verhindern und die schnelle Migration von Silbermetall (Leaching) zu verhindern und sogar die Isolierung zu beschädigen, wird bewusst eine dünne Schicht organischer Schutzfolie auf der Oberfläche der silbergetauchten Schicht gebildet, um solche Defekte zu blockieren. In der Schweißreaktion löst sich Silbermetall jedoch schnell in flüssiges Lot auf (Auflösungsrate 43.6μ In/sec), und setzt das untere Kupfer frei, um es und geschmolzenes Zinn schnell Cu6Sn5 bilden und fest schweißen zu lassen. Leider konnte die organische Folie nicht rechtzeitig verlassen, so dass sie an der ursprünglichen Schnittstelle für Rissbildung und Gaserzeugung bleiben musste. Es wird auch Champagner Schaum genannt, weil es umfassend vorkommt. Was die Leistung der neuen Generation OSP betrifft, wurde es auch in Bezug auf die Kompaktheit seiner Folie verbessert, selbst wenn 0.3μ Die Filmstärke von m kann das untere Kupfer noch vor Oxidation und Rost in starker Hitze schützen. Daher, wenn der OSP-Film beim Wellenschweißen oder Reflow-Schweißen durch den Fluss rechtzeitig weggetrieben werden kann, kann das Wachstum von Cu6Sn5 abgeschlossen und fest geschweißt werden. Sobald die OSP-Membran nicht rechtzeitig herausgetrieben wird, wird sie durch starke Hitze gerissen und Gas bildet Löcher. Eine gute OSP-Folie sollte nicht nur hitzebeständig, sondern auch nicht zu dick sein, um Risse und Gasbildung zu verhindern, wenn sie zäh beim Schweißen ist. Wenn jedoch Stickstoff im Reflow-Ofen verwendet wird,wird dieses Dilemma erheblich verbessert.


Pulver 4.Tin und Flussmittel werden oxidiert und vergast, um Löcher zu bilden

Wenn einige große Platten reflowed werden, muss der Wärmeabsorptionsabschnitt (Soak) der Reflow-Kurve verlängert werden (zum Beispiel mehr als 90 Sekunden), so dass die Spitzentemperatur gesprint werden kann, nachdem die zu schweißenden Platten innen und außen voller Wärmeenergie sind. In dieser Art von langsam steigender starker Hitze von 150-180 ℃ und der langen Zeit des doppelten Siedens über dem nachfolgenden Schmelzpunkt wird nicht nur das Zinnpulver oxidiert, sondern manchmal sogar der Fluss oxidiert und verschlechtert. Zu diesem Zeitpunkt werden die Löcher in allen Lötstellen unweigerlich zunehmen. Sobald die Oberfläche der kleinen Zinnkugel zu oxidiert ist, um zu heilen, muss sie herausgedrückt werden und andere Probleme verursachen. Obwohl es eine positive Lösung ist, Flussmittel mit guter Oxidationsbeständigkeit zu wählen, ist es nicht einfach. Der praktischere Ansatz besteht darin, Stickstoffumgebung für das Rückenschweißen zu verwenden, was solche Probleme wie Hohlräume und schlechtes Zinnveressen sofort reduziert.


5.Das Lötpad auf der Oberfläche der Leiterplatte weist Zinn ab und bildet Hohlräume

Es gibt fünf bis sechs Arten der Lötbarkeitsoberflächenbehandlung für PCB-Kupferpad. Sobald die Pad-Oberfläche bereits Lötaufstoßung gezeigt hat, wurde die Lotpaste vollständig auf die Pad-Oberfläche gedruckt, aber wenn das reine Zinn und die lokale schlechte Basis (Kupfer oder Nickel) während der starken Hitzeheilung nicht IMC bilden können, wird die dort verteilte Lotpaste von den Nachbarn mit gutem Zinn links und rechts weggerissen, um sofort ein Vakuum zu bilden. Zu diesem Zeitpunkt wird die Hälfte des Volumens organischer Materie in der Lötpaste nicht in die Außenwelt entweichen, sondern durch das lokale Vakuum in der Nähe angezogen werden und dann schnell Gas sammeln, um in ein großes Loch zu blasen. Einige BGA Ballpads werden durch Zinnspray behandelt. Sobald die Zinnoberfläche uneben und stark geschrumpft ist, können große Löcher am Lotausschuss entstehen, nachdem die nachfolgende Lotpaste durch den Ofen gelangt ist. Die großen Löcher, die durch die schlechte Behandlung der PCB-Pad-Oberfläche gebildet werden, treten jedoch meist im BGA-Kugelbolzen mit einem breiten Stadium und selten in anderen schmalen Lötstellen wie QFP auf.


6.Die Lötpaste nimmt Wasser auf, um ein großes Loch zu bilden

Die Löcher, die durch das Ausbleiben der organischen Materie entstehen, sind nicht zu groß. Sobald jedoch verwendet oder für eine lange Zeit nach dem Drucken der Paste und des eingeatmeten Wassers platziert, werden die Löcher, die durch die organische Materie geblasen werden, sehr groß sein, und sogar der dreidimensionale Raum der benachbarten Kugelfüße wird geblasen und in einen Kurzschluss gepresst. Diese zusätzliche Feuchtigkeit ist blei- und bleifrei. Es gibt keine andere gute Möglichkeit, es zu verbessern. Im Allgemeinen, solange die Lotpaste in 90% RH für 20-Minuten gelegt wird, absorbiert sie eine große Menge Wasser und blast in ein großes Loch, das sogar den Spritzer von geschmolzenem Zinn verursachen kann und zu zusätzlichen Zinnflecken an den Fingern führen kann. Wir wissen, dass die Stelle des Lotpastendrucks niedrig temperiert und trocken gehalten werden muss.


7.Hole von BGA vorgelagertem Paket

BGA verwendet keine Lötpaste aus der Montageanlage, um Kugeln am Bauchboden in der Verpackungsanlage zu platzieren. Zur besseren Koplanarität vieler Kugelfüße kann es nur Lötpaste für die doppelten Zwecke der Positionierung und des Lötens verwenden. Beim Abschluss der Kugelpflanzung im Reflow-Ofen ist das Lotpastenschweißprinzip jedoch genau das gleiche, und die Kugelpflanzung hat auch Löcher. Daher ist es während der Fütterungsinspektion notwendig, zu überprüfen, ob es ein Loch in der Röntgenfluoroskopie mit dem Bauch nach oben gibt, um unnötige Streitigkeiten zwischen einander zu vermeiden, wenn "es leicht ist, den Kopf zu brechen und schwierig, den Fuß zu brechen" danach auf der fr4-Leiterplatte auftritt.