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Blogue PCB - Fr4 - problèmes de qualité de soudage sans plomb PCB

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Blogue PCB - Fr4 - problèmes de qualité de soudage sans plomb PCB

Fr4 - problèmes de qualité de soudage sans plomb PCB

2023-03-06
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Author:iPCB

1. Formation et réponse des pores

Bien que la pâte à souder fr4 PCB soit composée de 88 à 90% en poids de billes d'alliage de soudure et de 10 à 12% de matériau auxiliaire organique, le rapport volumique du mélange homogène des deux est de moitié. Ainsi, lorsque le point de soudure guérit à haute température et devient le corps du point de soudure, dans des circonstances normales, la matière organique la moins lourde est extrudée hors du corps de l'alliage et séparée du point de soudure. Cependant, une fois que la surface du point de soudure est solidifiée de telle sorte que la matière organique interne ne peut pas s'échapper à l'extérieur à temps, elle se fissure nécessairement en gaz et reste dans le point de soudure, créant des trous de gaz ou des vides omniprésents. Malheureusement, une fois que la pâte à souder absorbe l'eau, c'est encore pire. Fondamentalement, les vides formés par la dilatation du gaz sont sphériques. Ces cavités de soudure arrière sont non seulement beaucoup plus grandes que les cavités de soudure par ondes en nombre ou en volume, mais ont également des raisons différentes qui ne doivent pas être confondues.

Fr4 carte de circuit imprimé

2. Trous dans les Plots BGA

Parmi les points de soudure BGA ou CSP à broches sphériques, les vides dans les différents points de soudure à pâte sans plomb sont les plus importants. L'une des raisons est que lorsque l'usine d'emballage amont a planté la balle au fond de la plaque porteuse BGA, elle a fixé temporairement la pâte à souder (g1ue flux) qui a ensuite été fondue par de l'air chaud, ce qui a probablement créé un trou dans la balle. Bien sûr, il y aura plus de trous dans la pâte à souder après le soudage à l'usine d'assemblage. La plupart d'entre eux sont le résultat du gaz dans la pâte à souder qui monte et perce dans la sphère, et les deux phases s'écoulent ensemble pour aider à résoudre la situation. Ce trou que le pied de balle BGA ne peut pas éviter est en fait déjà accepté par les normes internationales. En raison de la prédominance de la technologie d'interconnexion HDI (qui fait référence à la fois à la méthode de stratification et aux micro - trous borgnes laser), l'interconnexion d'un BGA ou d'un CSP avec la couche interne n'a pas besoin de passer par le PTH, mais seulement par des micro - trous borgnes à conduction locale. Cela permettra non seulement de réduire les forages indépendants dans d'autres couches, telles que la couche de sol ou la couche d'alimentation, mais aussi d'améliorer la qualité de l'intégrité du signal; En outre, le bruit peut être réduit en raccourcissant la ligne de signal, ce qui rend le fonctionnement du signal à grande vitesse plus parfait. Cependant, une fois que les Plots à billes dans la zone BGA de la plaque sont équipés d'un petit trou borgne (pavé viain), le soudage de la face arrière de la pâte créera inévitablement des trous d'air au pied de la bille, ce qui affectera considérablement la résistance du point de soudure. Heureusement, à cette époque en 2006, avec les progrès rapides de la technologie de placage de cuivre, non seulement les trous borgnes, grands et petits, peuvent être remplis de cuivre, mais aussi de PTH de petit diamètre. Par conséquent, les fabricants de cartes de circuit bien techniques ne devraient pas continuer à avoir des problèmes de soufflage de trous borgnes sur les points de soudure. Actuellement, pendant la période de transition, lorsque le BGA en stock est toujours une goupille à billes avec des broches 63 / 37, mais que la pâte à souder utilisée pour l'assemblage est un sac sans plomb, le premier fond d'abord dans le liquide, tandis que le second a un MP plus élevé et s'élève dans la goupille à billes liquide si des trous d'air apparaissent pendant le soudage, son chemin de flottaison est beaucoup plus facile que de s'échapper de la bille. De plus, une fois que la pâte à souder imprimée est hygroscopique, il n'est pas surprenant que les broches adjacentes rivalisent pour créer des trous surdimensionnés court - circuités. En principe, s'il y a plus d'un BGA sur la plaque, une courbe de reflux de type selle longue doit être utilisée pour chasser les volatiles et réduire les stomates de soudure.


3. Vides créés par le traitement de surface

Dans certains films de traitement de surface PCBA, ceux qui ont une teneur élevée en matière organique (I - AG et OSP sont les plus typiques) sont également susceptibles de se fissurer en petits pores lors d'un chauffage intense ultérieur. La particularité est qu'ils restent principalement sur l'interface. Bien que très nombreux, ils ne sont pas nombreux. Elle est appelée « microporosité interfaciale ». Cette microporosité continue en film mince, que ce soit par soudage à l'onde ou par contre - soudage, se produit fréquemment et le trempage d'argent est plus grave. La solution consiste à améliorer la formulation et le processus de traitement de surface. Le revêtement argenté perd facilement son éclat lorsque l'air contient une petite quantité de gaz sulfureux. Afin d'éviter une ternissement, une migration rapide du métal argenté (lixiviation), voire une dégradation de l'isolation, un mince film de protection organique est délibérément formé à la surface de la couche d'argent imprégnée pour bloquer de tels défauts. Cependant, lors de la réaction de soudage, le métal argenté se dissout rapidement dans la soudure liquide (vitesse de dissolution 43,6 ° in / sec) et expose le cuivre au fond, ce qui lui permet de former rapidement du cu6sn5 avec de l'étain fondu et de le souder fermement. Malheureusement, la membrane organique ne peut pas sortir à temps, elle doit donc rester sur l'interface d'origine pour le craquage et la génération de gaz. On l'appelle aussi la mousse de Champagne, car elle se produit à plein régime. En ce qui concerne les performances de la nouvelle génération OSP, il a également amélioré la compacité du film, même si une épaisseur de film de 0,3 µm peut encore protéger le cuivre inférieur de l'oxydation et de la rouille à haute température. Ainsi, la croissance de cu6sn5 peut être complète et solidement soudée si le film OSP en soudage par crête ou par refusion peut être chassé par le flux à temps. Une fois que la membrane OSP n'est pas déployée à temps, elle est craquée par une chaleur intense et le gaz forme des trous. Un bon film OSP doit non seulement être résistant à la chaleur, mais il ne doit pas être trop épais pour éviter les fissures et la production de gaz lors du soudage. Cependant, ce dilemme serait grandement amélioré si l'azote était utilisé dans un four à reflux.


4. La poudre d'étain et le flux sont oxydés et aérés pour former des trous

Lors du reflux de certaines grandes tôles, la section endothermique (trempage) de la courbe de reflux doit être allongée (par example au - delà de 90 secondes) pour que la température de pointe puisse être sprintée après remplissage en énergie thermique à l'intérieur et à l'extérieur des tôles à souder. Dans cette chaleur intense de 150 - 180â, qui monte lentement, suivie d'une double ébullition prolongée au - dessus du point de fusion, non seulement la poudre d'étain est oxydée, mais parfois même le flux est altéré par l'oxydation. À ce stade, les trous dans tous les points de soudure augmenteront inévitablement. Une fois que la surface de la petite sphère d'étain est oxydée au point de ne pas guérir, elle devra être éjectée et causer d'autres problèmes. Bien que le choix d'un fondant qui résiste bien à l'oxydation soit une solution positive, ce n'est pas facile. Une approche plus pratique consiste à utiliser un environnement d'azote pour la soudure arrière, ce qui réduira immédiatement les problèmes tels que les cavités et la mauvaise alimentation en étain.


5. Les Plots sur la surface de la carte PCB repoussent l'étain et forment des vides

Il existe cinq à six types de traitements de surface de soudabilité pour les plots de cuivre PCB. Une fois que le phénomène d'arrêt de soudure est apparu à la surface du plot, la pâte a été entièrement imprimée sur la surface du plot, mais lorsque l'étain pur et les mauvaises bases locales (cuivre ou nickel) ne peuvent pas former d'IMC lors d'une forte cicatrisation à chaud, la pâte qui y est distribuée est arrachée par des voisins avec du bon étain à droite et à gauche, créant ainsi un vide instantané. À ce stade, la moitié du volume de matière organique dans la pâte à souder ne s'échappe pas vers l'extérieur, mais est attirée par le vide local à proximité, puis rapidement le gaz s'accumule pour souffler dans un grand trou. Certains tapis à billes BGA sont traités au jet d'étain. Une fois que la surface de l'étain est inégale et fortement rétractée, de grands trous peuvent apparaître au niveau des déchets de soudure après le passage ultérieur de la pâte à souder dans le four. Cependant, les grands trous formés en raison de la mauvaise finition des plages de PCB apparaissent principalement dans les broches à billes BGA avec de larges marches et rarement dans d'autres points de soudure étroits tels que qfp.


6. La pâte à souder absorbe l'eau pour former de grands trous

Le trou soufflé parce que la matière organique ne peut pas s'échapper n'est pas trop grand. Cependant, une fois utilisé, ou laissé longtemps après l'impression de la pâte et l'aspiration de l'eau, le trou soufflé par la matière organique sera grand et même l'espace tridimensionnel du pied de balle adjacent sera soufflé et pressé en court - circuit. Cette humidité ajoutée est plomb et sans plomb. Il n'y a pas d'autre bon moyen de l'améliorer. En règle générale, il suffit de placer la pâte à souder dans 90% HR pendant 20 minutes, il absorbe une grande quantité d'eau et souffle dans un grand trou, ce qui peut même provoquer des éclaboussures d'étain fondu et provoquer des points d'étain supplémentaires sur les doigts. Nous savons que les sites d'impression de pâte à souder doivent être maintenus froids et secs.


7. Trous encapsulés en amont du BGA

BGA n'utilise pas de pâte à souder de l'usine d'assemblage pour planter des boules à la base du ventre de l'usine d'emballage. Pour que de nombreux pieds à billes aient une meilleure coplanarité, il ne peut utiliser que de la pâte à souder pour atteindre le double objectif de positionnement et de soudage. Mais, dans le processus de finition de la boule de soudage dans le four à reflux, le principe de soudage de la pâte à souder est exactement le même, la boule de soudage aura également des trous. Par conséquent, lors de l'examen de l'alimentation, il est nécessaire de vérifier la perspective par rayons X avec l'abdomen vers le haut pour les trous, en évitant les disputes inutiles les uns avec les autres lors de l'apparition ultérieure de "pieds cassés difficiles avec guillotine facile" sur le PCB fr4.