Prevenirea defectelor de lipire fără plumb
Aliaj Sn / Ag / Cu (cositor / argint / cupru, sau altfel SAC-aliaj) este cel mai des folosit ca de lipire fără plumb, deși este posibil să se utilizeze alte aliaje care conțin, de exemplu, bismut, indiu, și alte elemente. În tranziția la lipiri pe baza SAC-aliaje, o creștere a numărului de defecte de lipire. Acesta este rezultatul alegerii incorecte a procesului de parametri de lipit. Când parametrii aleși în mod corespunzător și un control adecvat al procesului de lipit defecte număr practic proporțional.
Staniu-plumb și fără plumb aliaje de lipit au următoarele diferențe principale:
• lipiri punctului de topire sunt diferite, tensiunea superficială, capacitatea de oxidare și levigarea
• profil de lipire a temperaturii unui aliaje de lipit fără plumb mai mare
• lipire de acoperire a componentelor necesare fără plumb, fără plumb și concluzii tampoane PCB
• diferite umectarea de lipire de dispersare și
• Când se utilizează aliaje de lipit fără plumb se reduce capacitatea de a egaliza poziția componentelor.
aliaj de topire SAC-temperatură este 217-220 ° C, care este mai mare de 30 ° C mai mare decât aliajele de staniu-plumb. De aceea, timpul de lipire trebuie să asigure încălzirea acestora la 235? 245 ° C În lipit circuite imprimate cu componente, având aproximativ aceeași căldură specifică, temperatura de lipire poate fi coborâtă la 229 ° C
Pentru fără plumb flux de lipire trebuie să fie utilizat, special concepute pentru a fi utilizate la temperaturi mai ridicate.
Flux este aproximativ jumătate din volumul de pasta de lipire determină proprietățile reologice sale, peleți, adezivitate, etc ..
Scopul principal al fluxului este de a proteja suprafețele sudate de oxidare în timpul funcționării la temperatură ridicată de lipire. Fluxul îmbunătățește de lipire umectare le, contribuind la răspândirea lui tampoane de bord și componente conduce. După lipire, reziduurile de flux sunt îndepărtate prin spălare sau le-a lăsat pe bord, dacă este utilizat pasta de dinti care nu are nevoie de curățare.
Principalele componente ale fluxului:
• colofoniu
• activatori, acid organic și / sau un halohidrat
• solvenți
• agenți de gelifiere
• surfactanți
• agenți de chelare.
Optimizarea fluxului adecvat pentru utilizare la temperaturi mai mari de lipire necesare pentru aliaje de lipit fără plumb este sarcina principală a producătorilor de paste de lipit. Principalele componente ale fluxului sunt compuși organici care să rămână stabilă la o temperatură de aproximativ 245 ° C, pentru a preveni apariția unor probleme la lipire.
Cele mai frecvente defecte de lipit:
• formarea de punți de lipire între tampoane
• formarea de bile de lipire între tampoane
• suprafețe insuficiente higroscopicitate sudate
• formarea golurilor în îmbinarea de lipire
• componenta de ieșire de plumb de pe site (de „pietrele funerare“)
• lipsa de umezire.
Formarea de poduri și bile de lipire
Aceste defecte apar ca urmare a alegerii incorecte a parametrilor de lipire. La o temperatură ridicată în zona de preîncălzire trebuie aleasă pasta de proiect de mică adâncime. Este deosebit de important să se ia în considerare acest lucru atunci când lipirea componentelor cu mici pas. paste convenționale pe bază de aliaje de staniu-plumb la temperatură ridicată (aproximativ 185 ° C), pentru a se topi și începe să curgă de la? Pentru descompunerea componentelor de gelifiere. Fig. 1 ilustrează „comportamentul“ de paste cu tiraj diferit. După cum se vede din figura, pasta de „B“ are un proiect mai mic decât pastă de „A“ și, prin urmare, mai puțin probabil din poduri și bile de lipire.
Fig. 1. Două mostre ale pastei de lipit, topit la 180 ° C
umectarea insuficientă a conduce componente și tampoane de bord
Atunci când este testat pentru sudabilitate sa observat că SAC-lipire umezire este îmbunătățită prin utilizarea fluxurilor solubile în apă. Fondanți care nu necesită curățare, și conțin mai puțin activatori nu conțin halogeni, prin care capacitatea de umectare scade.
După expunerea la mai multe cicluri termice lipire pad pe protejate PCB numai acoperiri organice (t. Chemat. Placi OSP-circuit), numărul de cazuri de umectare incompletă a creșterilor de lipire. Acoperind tampoane de staniu sau argint imersie promovează lipire mai bună răspândire. Bună lipire și acoperire Ni / Au, în absența acesteia a oxizilor. Fig. 2 prezintă exemple de SAC lipire? Pini de pe cipuri lipit un strat de cupru și pad, imersiune acoperite cu argint.
Fig. 2. Lipire carcase pini QFP cu SAC-aliaj pe un tampon de cupru (a) și zonele acoperite cu argint imersiune (b)
sudabilitate slabă, insuficientă umectare, tartinat lipire slabă și unghiuri mai mari între plăcuțele de contact și terminalele pot fi, de asemenea, rezultatul profilului de lipire selectat incorect. Este foarte important să se realizeze o distribuție uniformă a temperaturii în întreaga zonă de bord, deoarece intervalul permis de aliaje de lipit de temperatură de vârf fără plumb este mai îngustă decât cea a staniu-plumb. BGA pachet în timpul lipirii acționează ca chiuvete de căldură de la? Care este motivul pentru care pasta de sub ele nu se poate topi complet, în timp ce componentele mai mici pot fi foarte bine sudat. Prin urmare, este necesar să se determine în mod corect profilul de lipire și, ca urmare compușii săi de control al calității execuției folosind raze X sau metode optice.
Fig. 3 prezintă rezultatele pachetului BGA, nu este sudat la placa de baza? Din cauza încălzirii insuficiente. Pentru a determina cauza acestui defect, este necesar să se măsoare în mod direct temperatura la zona de contact cu aceste constatări, așa cum se arată în Fig. 4.
Fig. 5 arată rezultatul de ieșire atunci când temperatura de lipire este prea mare (peste 265 ° C), și Fig. 6 - la parametrii de lipit aproape optim.
Fig. 3. defect de lipit cauzate de încălzire insuficientă
Fig. 4. Temperatura de locuințe terminale de măsură BGA placa de circuit de control pentru a defini profilul de lipire necesară
Fig. 5. Rezultatul producției excesive de încălzire
Fig. 6. Lipirea cu un profil apropiat optimului
Cauza principală a deteriorării proprietăților de umectare sudurilor fără plumb:
• activitate scăzută pastă de flux de lipire
• temperatură prea ridicată în zona de încălzire sau durata lungă a impactului său
• durată scurtă a spațiului de încălzire peste temperatura de lipire lipire topire
• prezența oxizilor pe suprafețele sudate.
Activitatea pastelor fără plumb trebuie să fie menținută până la temperatura de topire a SAC-aliaje (217 ° C). Conținuți în fluxul de pastă ar trebui să protejeze în mod eficient placa și componentele de oxidare. SAC-capacitatea de a umecta suprafața aliajului metalic este relativ mic, prin urmare, pentru o mai bună răspândire a aliajului de lipit în timpul lipirii este necesar ca timpul de expunere la temperaturi care depășesc temperatura de topire a fost suficientă. De obicei, de data aceasta este de 60 -90 secunde la o temperatură de 235-245 ° C lipit.
Prezența oxizilor de pe placa de circuit poate fi detectat, având unul dintre testele din sudabilității, cum ar fi umezirea echilibru performanță.
Golurile din conexiuni BGA și concluzii Pb-free
Atunci când un număr mare de goluri în fiabilitatea lipitura este redusă, cel mai adesea manifestate în timpul funcționării produselor în condiții de diferențe mari de temperatură, vibrații sau forțe de impact îndoire. Lacunele au de asemenea cauza deteriorarea conexiunilor electrice și termice (Fig. 7).
În cazul în care volumul total vid nu depășește 25% din volumul compus, influența lor asupra fiabilității în mod semnificativ. Ele pot juca chiar rolul de amortizoare sarcini mecanice.
Fig. 7. Lacunele cauzate în timpul lipirii carcase pini QFP (a) și BGA (b)
Aspectul golurilor poate provoca următorii factori:
• compoziția pastei de lipit
• tensiunea superficială lipire
• profil de lipit
• prezența oxizilor pe suprafețele sudate
• conduce componente formă și lipitura
• componența consiliului de acoperire terenuri de joc și componente conduce
• eliberarea de gaz de la componenta de locuințe în timpul lipirii.
Tensiunea superficială a lipiri fără plumb este mai mare decât staniu-plumb. Prin urmare, este necesar să se aleagă o astfel de compoziție de pastă, astfel încât fluxul său nu-și pierde activitatea la lipire la temperaturi ridicate. Pentru a reduce numărul de goluri în primul rând, trebuie aleasă pastă care nu conține colofoniu, precum și activatori care se descompun atunci când sunt expuse la temperaturi ridicate.
Eliminarea de bule de gaz de lipire contribuie la optimizarea profilului de lipire constă în mărirea timpului de staționare a îmbinării prin lipire în zona de încălzire, cât și în zona de temperatură care depășește punctul de topire al aliajului de lipit. Trebuie să vă asigurați, de asemenea, că placa și componentele sunt lipsite de umiditate și contaminare. Se observă că pe OSP-placi de goluri formate ceva mai mari decât plăcile acoperite cu Ni / Au aliaj sau argint imersiune.
În unele cazuri, numărul de goluri și afectează forma lipitura. Dacă dimensiunea și forma componentelor împiedică ieșirea bulelor de gaz, numărul de goluri crește.
Ridicarea unul dintre bornele consiliului de componente (a „pietrele funerare“)
Când lipirea componentelor mici de lipire fără plumb crește numărul de cazuri peste placa de ridicare a unuia dintre terminalele componente (a „pietre funerare“). Acest lucru se datorează, în special, capacitatea de umezire a aliajului de lipit. Prin urmare, este necesar să se componentelor de poziție pe bord cu mare precizie, deoarece un efect de nivelare este mai puțin pronunțate paste de plumb de lipire gratuite. SAC305 de lipire oferă o probabilitate mai mică de „pietre funerare.“ Compoziția sa: 96,5% staniu, 3% argint și 0,5% cupru, o temperatură de topire de 217-220 ° C În timpul fazei inițiale de topire a aliajului de lipit păstrează componente cum ar fi aplicat adeziv le la bord, astfel încât numărul de „pietre funerare“ scade.
Aplicarea pastei de lipit cu gazarea ridicată în faza inițială de topire a aliajului de lipit poate fi, de asemenea, o cauza de formare a „pietre funerare“.
Lipsa de umectare
Principalul motiv pentru lipsa de umezire - flux de activitate scăzută. În etapa inițială de lipire topit lipit acoperă întreaga pad. Cu toate acestea, în cazul în care datorită activității reduse a formării fluxului de compuși intermetalici nu este posibilă, rezistența la aderență între suduri și pad este mic, prin care, datorită tensiunii superficiale a aliajului de lipit este colectat în picăturii.
Cu utilizarea de paste de lipit solubile în apă, lipsa de umectare apare destul de rar datorită faptului că activitatea de flux este foarte mare. În paste mai puțin active seria ROLO, precum și care nu necesită paste de spălat care nu conțin halogenuri, lipsa de umectare apare în timpul tampoane de lipire acoperite cu compuși organici sau Ni / Au aliaj în prezența oxizilor asupra acestora nichel sau contaminanți. Fig. 8 prezintă fotografii ale siturilor cu o pasta de topit; Fig. 8, și arată în mod clar lipsa de umezire.
Fig. 8. Exemple de diferite tampoane de lipire umezire fără plumb: umezire absența (a) și o umectare satisfăcătoare (b)
Pentru a se asigura de umezire este necesară:
• proteja suprafața de oxidare cositorite
• alege fluxul corespunzător de lipire a metalelor
• Reduceți temperatura și durata warm-up pentru conservarea activității de flux.
Compuși exterior fără plumb
Suprafața compușilor fără plumb, mai mat decât staniu? Plumb și file din cauza randamentului inferior al aliajelor plumb are o altă formă (Fig. 9). Acest lucru nu ar trebui să fie privit ca un defect de lipit.
Fig. 9. Compuși de tip după lipire în aer, staniu-plumb (a) și fără plumb (b) lipire
După topirea în aer SAC-aliaje de lipit au un aspect mai întunecat. Pe suprafața lor o rețea de mici fisuri apărute datorită formării compușilor intermetalici precum și oxidare. Atmosfera de azot se formează mai mult compus strălucitor cu o bună răspândire pe suprafețele de lipire.
Reducerea duratei de expunere la temperaturi peste punctul de topire al aliajului de lipit, încetinește creșterea compușilor intermetalici, rezultând compusul devine aspect mai strălucitor.
În concluzie, trebuie remarcat faptul că trecerea la utilizarea de aliaje de lipit fără plumb necesită o anumită perioadă de timp necesară pentru a obține un pic de manipulare atât de lipit și evaluarea calității îmbinărilor sudate.