1、波焊焊點可 靠性評估,目 錄,一 波焊技朮類型 二 焊錫的潤濕 三 焊點的形成 四 焊點不良分析,一 波焊技術類型,波焊技術中所能作業的主要六大類型,1.銲錫與膠合的不同 4.毛細管作用2.潤濕與無潤濕 5.表面張力3.清潔 6.潤濕的動態力平衡,二 焊錫的潤濕,2.1 潤濕 WETTING,2.2 潤濕的動態平衡,2.2.1 定義 焊錫為L:LIQUID 助焊劑為F:FLUX 基層金屬為S:SOLID BASE METAL 2.2.2 說明 Psf = Pls + Plf Cos 為液體固體上擴散的力量,銲錫角右圖固體表面呈球狀Psf Pls +Plf Cos 開始擴散 角度逐漸變小Plf
2、Cos角度大力量開始平衡停止擴散,1. 90,如果整個系統力量達到平衡時90,表示Psf的值較小,其液體的擴散能力就很差以角度來看a. 90時 ,稱為de-wettingb. =180時 ,稱為non-wettingc. 90 180為 poorly wetted surface,2.2.3 潤濕的動態平衡,2. 90 M ,為marginal wetting,尚不能接受.通常M都 75 ,但這種Wetting是不能接受的. 3. M ,為Good Wetting,在品質要求較高的產品,M值的要求可低於75 .,由上述說明角度越小表示潤濕越好 左圖: a.是完全未潤濕, = 180 b.是完全
3、潤濕, = 0 c.是部分潤濕, 0 180 ,金屬間的形成: 由接合的表面形成銅/錫化合物,也稱為金屬間化合物(Inter metallic compound)分為Cu3Sn ,Cu6Sn5,三 焊點的形成,焊墊龜裂 金屬間化合物比銲錫或銅來得硬且脆。 因此,金屬間化合物太厚的話,焊點很容易在受到熱或機械性的壓力時,形成焊點龜裂,熱 溫度是幫助助焊劑及銲錫作用及潤濕的主要動力之一,4.1 锡瘟,基于金属锡的无铅合金以及目前最普遍的新合金，在低温条件下的一种特性表现。温度在零下13以下时,锡进行一种由锡( 正方体)向锡(菱形立方体)的同素异行的 转换。预防措施: 防止极度低温,四 焊點不良分析
4、,4.2 锡须,一种单晶结构在基材的表面 涂层材料上生长,通常锡须的 直径1-5微米,可长至几毫米. 预防措施：覆雾锡，后烘焙 处理，去应力，下层镍或金,4.3 Kirkendall空洞,空洞的形成是两种相邻 材料扩散不均匀的结果预防措施：不要使用银 铅的金属涂散,4.4 银迁移,在高湿度并且金属间存 在感应电的条件下，银 离子结晶延伸造成短路预防措施：添加金属钯,4.5 爆米花效应,元件塑料封装体内吸 收的湿气在快速升温 时挥发，引起元件内 部分层。预防措施：检查无 铅焊接的湿度敏感 等级,4.6元件再熔化,波峰焊接时的温度超过 锡膏熔点使已经焊接的 SMD元件再熔化，在 波峰焊或选择性波峰
5、焊 时，过长的接触时间甚 至可能导致超过元件镀 层的熔点。 预防措施：避免铅或铋的污染，更低的焊接温度，检查板面布局,4.7 银浸析,元件或板的镀银层溶解于熔化 的无铅焊料中,流动的无铅焊料 对镀银层的作用尤其严重.焊盘可焊性差是由于不良的镀银工艺 造成的.即使焊盘镀银完全溶解, 焊接面仍应与焊料有良好的润湿.预防措施:缩短接触时间或减低温度.,4.8 吹气孔,印刷电路板在焊接过程中喷出气体.气体有多种来源,如被吸收的水分,电镀层中的有机物,或层压材料中的挥发成分 预防措施 增加铜孔壁厚度 预烘干 缩短干燥与焊接的时间,4.9 黑焊盘,黑焊盘现在是指镍金镀层的焊盘上呈黑色或灰色,从而导致可焊性
6、差或焊接强度差. 预防措施: 改善镍金镀层或选择其他无铅镀层,4.10 多孔金层,多孔金层发生在镍金镀层边面的金原子没有形成紧密结构使镍移到表面氧化,导致表面焊接不良 预防措施 改善镍层上的镀金层,4.11 铜氧化,铜具有优秀的导热心性和导电性,同时铜是一种活性很强是金属,在空气和水中会很快氧化.如果表面没有镀层或防护层,暴露的铜会很快变得不可焊接. 预防措施 在短时间内使用.改善OSP涂层或者回流焊接时调整整个网板开孔以覆盖整个焊盘.,4.12 油性/腊状残留,一种油性或腊状,不挥发的残留物,由底面固化的增塑剂或者未正常混合的阻焊剂组成.其粘性可以粘住焊锡,因而形成锡球甚至发丝状桥连. 预防
7、措施 PCB制造者要正确地烘干板子 阻焊层有足够的催化剂或硬化剂,4.13 焊锡过量,焊点上焊料过多可能由于焊锡分离条件不 好或过孔壁破裂造成.返工也并不能提高焊点可靠性,所以不建议返工. 预防措施: 优化排流措施,4.14 桥接,引脚或焊盘间的连锡造成短路,发生于焊锡在固化前未能从两个或多个引脚间分离. 预防措施 正确的设计; 引脚的长度短,小焊盘,扩大脚间距. 使用带条形分锡或筛网的喷嘴. 使用强助焊剂和正确的用量.,4.15 焊角翘离,由于焊接后板的冷却和收缩,焊点从PCB翘离.焊角翘离的根本原因是使用的热膨胀系数不匹配. 预防措施: 避免Bi和其它熔点合金化合物. 不要使用SnPb镀层
8、的元件. 保持低焊接温度.,4.16 焊角翘起,由于焊接后板的收缩和冷却,焊盘翘离的根本原因是使用的热膨胀系数不匹配. 预防措施: 避免低熔点合金化合物,优化材料的选择,保持低焊接温度.,4.17 填孔不足,焊锡没有延金属过孔向上流到板的上表面,没有形成完整的焊点. 预防措施: 提高焊接温度,增强助焊剂活性(检查预热设定),4.18 锡网,焊锡氧化并且粘在阻焊层上形成网或条状.在喷嘴几乎接触到板的边缘部位容易被污染,该区域的助焊剂活性也降低. 预防措施: 喷嘴外围需要额外的助焊剂,能保持焊接中的焊锡和喷嘴的清洁.,4.19 针状晶体,无铅焊料中高锡成分加快了对钢铁部件的腐蚀,熔化的锡对铁的浸析形成金属化合物FeSn2,FeSn2 晶体的高熔点(508 )使得其成为固态,可能会造成焊接缺陷或对可靠性的负面影响,
