SMT貼片加工中造成空洞、裂紋的原因很多,主要有以下方面因素:
1、焊接面(PCB焊盤與元件焊端表面)存在浸潤不良;
2、焊料氧化;
3、焊接面各種材料的膨脹系數不匹配,焊點凝固時不平穩;
4、再流焊溫度曲線的設置未能使焊音中的有機揮發物及水分在進入回流區前揮發。
無鉛焊料的問題是高溫、表面張力大、黏度大。表面張力的增加勢必會使氣體在冷卻階段的外逸更困難,氣體不容易排出來,使空洞的比例增加。因此,SMT貼片中無鉛焊點中的氣孔、空洞比較多。
另外,由于無鉛焊接溫度比有鉛焊接高,尤其大尺寸、多層板,以及有熱容量大的元器件時,峰值溫度往往要達到260℃左右,冷卻凝固到室溫的溫差大,因此,無鉛焊點的應力也比較大。再加上較多的IMC,IMC的熱膨脹系數比較大,在高溫工作或強機械沖擊下容易產生開裂。
QFP、Chp元件及BGA焊點空洞,分布在焊接界面的空洞會影響PCBA中個元器件的連接強度;SOJ引腳焊點裂紋及BGA焊球與焊盤界面的裂紋缺陷,焊點裂紋和焊接界面的裂紋都會影響PCBA產品的長期可靠性。
另一類是處于焊接界面的空洞(或稱微孔),這類空洞非常小,甚至只有通過掃描電子顯微鏡(SEM)才能發現。空洞的位置和分布可能是造成電連接失效的潛在原因。特別是功率元件空洞測會使元件熱阻增大,造成失效。
研究表明,焊接界面的空洞(微孔)主要是由于Cu的高溶解性造成的。由于無鉛焊料的熔
點高,而且又是高Sn焊料,Cu在無鉛焊接時的溶解速度比Sn-Pb焊接時高許多。無鉛焊料中銅的高溶解性會在銅與焊料的界面產生“空洞”,隨著時間的推移,這些空洞有可能會削弱焊點的可靠性。
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