Blog de PCB - Problemas de calidad de la soldadura sin plomo fr4 - PCB

1. formación y respuesta de Poros

Aunque la pasta de soldadura fr4 PCB está compuesta por bolas de aleación de soldadura de 88 - 90% en peso y 10 - 12% de materiales auxiliares orgánicos, la relación de volumen de la mezcla uniforme de los dos es de la mitad. Por lo tanto, cuando los puntos de soldadura se fusionan cada vez más en el cuerpo principal de los puntos de soldadura a altas temperaturas, en circunstancias normales, la materia orgánica más ligera se expulsa del cuerpo principal de la aleación y se separa de los puntos de soldadura. Sin embargo, una vez que la superficie de la soldadura se solidifica, lo que impide que la materia orgánica interna escape al exterior a tiempo, inevitablemente se romperá en gas y permanecerá en la soldadura, formando poros o huecos omnipresentes. Desafortunadamente, una vez que la pasta de soldadura absorbe el agua, la situación es peor. Básicamente, los huecos formados por la expansión del gas son esféricos. Este agujero de soldadura trasera no solo es mucho más grande en número o volumen que la soldadura de pico, sino que también tiene diferentes razones y no debe confundirse.

2. agujeros en la almohadilla bga

Entre los puntos de soldadura de bolas bga o csp, los huecos en varios puntos de soldadura de pasta de soldadura sin plomo son los más numerosos y los más grandes. Una razón es que cuando la planta de embalaje aguas arriba plantó la bola en la parte inferior de la placa portadora bga, se adhirió temporalmente a la pasta de soldadura (g1ue flux) y luego se derritió por aire caliente, lo que podría formar un agujero en la bola. Por supuesto, después de la soldadura en la planta de montaje, habrá más agujeros en la pasta de soldadura. La mayoría de ellos son el resultado del aumento del gas en la pasta de soldadura y la perforación en la esfera, y el flujo de dos fases juntos ayuda a resolver esta situación. De hecho, este agujero inevitable en el pie de la bga ha sido aceptado por las normas internacionales. Debido a la prevalencia de la tecnología de interconexión HDI (tanto el método de aumento de capas como el agujero micro ciego láser), la interconexión entre bga o CSP y la capa interior no necesita pasar por pth, sino solo por un agujero micro ciego con conducción local. Esto no solo reducirá las perforaciones no relacionadas con otras capas (como la capa de suelo o la capa de energía), sino que también mejorará la calidad de la integridad de la señal; Además, se puede reducir el ruido acortando la línea de señal, lo que hace que el trabajo de señal de alta velocidad sea más perfecto. Sin embargo, una vez que la almohadilla de bola en el área bga de la placa esté equipada con un pequeño agujero ciego (viain pad), la soldadura en la parte posterior de la pasta de soldadura inevitablemente causará poros en el pie de la bola, lo que afectará enormemente la resistencia de la soldadura. Afortunadamente, en esta época de 2006, con el rápido progreso de la tecnología de chapado en cobre, no solo los agujeros ciegos grandes y pequeños se pueden llenar de cobre, sino también PTH de pequeño diámetro. Por lo tanto, los fabricantes de placas de circuito bien calificados no deben seguir teniendo el problema de soplar agujeros ciegos en las juntas de soldadura. En la actualidad, durante el período de transición, cuando el bga en stock sigue siendo un pasador de bola con 63 / 37 de plomo, pero la pasta de soldadura utilizada para el montaje es un SAT sin plomo, el primero se derrite primero en líquido y el segundo tiene un MP más alto, que sube al pasador de bola líquido si aparece un agujero de aire durante la soldadura, y su trayectoria de flotación es mucho más fácil que escapar de la bola. Además, una vez que la pasta de soldadura impresa es absorbente de humedad, no es sorprendente que los pines adyacentes compitan para crear agujeros súper grandes con cortocircuitos. En principio, si hay varios bga en la placa, se debe utilizar una curva de retorno en forma de silla larga para ahuyentar los volátiles y reducir los poros.

3. huecos generados por el tratamiento de la superficie

En algunas películas de tratamiento de superficie de pcba, aquellas con alto contenido de materia orgánica (i - AG y OSP son las más típicas) también se rompen fácilmente en pequeños agujeros en el fuerte calentamiento posterior. Se caracteriza por que la mayoría de ellos solo permanecen en la interfaz. Aunque la cantidad es grande, la cantidad no es grande. Se llama "microporos de interfaz". Este tipo de microporos de película continua, tanto la soldadura por ondas como la soldadura por espalda, ocurren con frecuencia, y la inmersión en plata es más grave. La solución es mejorar la fórmula y el proceso de tratamiento de superficie. Cuando el aire contiene una pequeña cantidad de gas sulfuroso, la capa plateada puede perder fácilmente su brillo. Para evitar la pérdida de brillo, la rápida migración (lixiviación) de metales de plata e incluso dañar el aislamiento, se forma deliberadamente una fina película protectora orgánica en la superficie de la capa de inmersión de plata para detener tales defectos. Sin embargo, en la reacción de soldadura, el metal de plata se disuelve rápidamente en la soldadura líquida (tasa de disolución 43,6 ° in / s) y expone el cobre en la parte inferior para que forme rápidamente cu6sn5 con estaño fundido y lo solda firmemente. Desafortunadamente, la película orgánica no pudo salir a tiempo, por lo que tuvo que permanecer en la interfaz original para el agrietamiento y la generación de gas. También se llama espuma de champán porque ocurre de manera integral. En cuanto a las propiedades de la nueva generación de osp, también ha mejorado la compactación de la película, incluso el espesor de la película de 0,3 micras todavía puede proteger el cobre inferior de la oxidación y el óxido a altas temperaturas. Por lo tanto, si la película OSP en la soldadura de pico o soldadura de retorno puede ser expulsada por el flujo a tiempo, se puede completar el crecimiento de cu6sn5 y soldarse firmemente. Una vez que la película OSP no es expulsada a tiempo, se agrieta por un fuerte calor y el gas forma agujeros. Una buena película OSP no solo debe ser resistente al calor, sino que no debe ser demasiado gruesa para evitar grietas y generación de gas durante la soldadura. Sin embargo, si se utiliza nitrógeno en el horno de retorno, este dilema mejorará considerablemente.

4. el polvo y el flujo de estaño se oxidan y tratan con gas para formar poros

Cuando algunas placas grandes son devueltas, la Sección de absorción de calor (inmersión) de la curva de retorno debe extenderse (por ejemplo, más de 90 segundos) para que la temperatura máxima pueda aumentar rápidamente después de que el interior y el exterior de la placa a soldar estén llenos de energía térmica. En esta doble ebullición prolongada por encima del punto de fusión, con un fuerte calor de 150 - 180 à en ascenso lento, no solo se oxida el polvo de estaño, sino que a veces incluso el flujo se oxida y deteriora. En este momento, los agujeros en todas las juntas de soldadura inevitablemente aumentarán. Una vez que la superficie de la pequeña bola de estaño esté tan oxidada que no se pueda curar, tendrá que ser expulsada y causar otros problemas. Aunque elegir un flujo con buena resistencia a la oxidación es una solución positiva, no es fácil. El método más práctico es utilizar un ambiente de nitrógeno para la soldadura posterior, lo que reducirá inmediatamente problemas como agujeros y mala corrosión del Estaño.

5. las almohadillas en la superficie de la placa de PCB excluyen el estaño y forman huecos.

Hay cinco o seis tipos de tratamiento de superficie soldable para almohadillas de cobre de pcb. Una vez que se ha producido un bloqueo de soldadura en la superficie de la almohadilla, la pasta de soldadura se ha impreso completamente en la superficie de la almohadilla, pero cuando el estaño puro y la base local rota (cobre o níquel) no pueden formar el IMC durante la curación térmica fuerte, la pasta de soldadura distribuida allí es robada por vecinos con Buen estaño en los lados izquierdo y derecho, formando así instantáneamente un vacío. En este momento, la mitad del volumen de materia orgánica en la pasta de soldadura no escapará al mundo exterior, sino que se sentirá atraída por un vacío local cercano, y luego se reunirá rápidamente para soplar gas en un gran agujero. Algunas almohadillas de bola bga se tratan con Estaño. Una vez que la superficie del Estaño es desigual y se contrae severamente, los grandes agujeros pueden aparecer en los residuos de soldadura después de que la pasta de soldadura posterior pase por el horno. Sin embargo, la mayoría de los grandes agujeros formados por el mal tratamiento de la superficie de la almohadilla de PCB aparecen en alfileres de bola bga con escalones anchos y rara vez en otros puntos de soldadura estrechos como qfps.

6. la pasta de soldadura absorbe agua para formar grandes agujeros

Los agujeros que se producen porque la materia orgánica no se escapa no son demasiado grandes. Sin embargo, una vez utilizado o colocado durante mucho tiempo después de imprimir la pasta y inhalar el agua, el agujero que sopla la materia orgánica será grande, e incluso el espacio tridimensional de los pies esféricos adyacentes se Soplará y exprimirá en un cortocircuito. Esta humedad añadida es de plomo y sin plomo. No hay otra buena manera de mejorarlo. normalmente, siempre que la pasta de soldadura se coloca en un 90% de RH durante 20 minutos, absorbe una gran cantidad de agua y sopla en un gran agujero, lo que puede incluso provocar salpicaduras de estaño fundido y provocar puntos adicionales de estaño en los dedos. Sabemos que el sitio de impresión de pasta de soldadura debe mantenerse a baja temperatura y seco.

7. agujeros de encapsulamiento aguas arriba de bga

Bga no utiliza pasta de soldadura de la planta de montaje para plantar bolas en la parte inferior del abdomen de la planta de embalaje. Para que muchos pies de bola tengan una mejor coplanaridad, solo puede usar pasta de soldadura para lograr el doble propósito de posicionamiento y soldadura. Sin embargo, durante la finalización de la bola de soldadura en el horno de retorno, el principio de soldadura de la pasta de soldadura es exactamente el mismo, y la bola de soldadura también tendrá agujeros. Por lo tanto, durante el examen de alimentación, es necesario comprobar si hay agujeros en la radiografía abdominal hacia arriba para evitar disputas innecesarias entre ellos cuando hay "fácil rotura de cabeza y difícil rotura de pies" en el PC fr4 después.