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(pán)與元件焊端表面)存在浸潤(rùn)不良;
2、焊料氧化;
3、焊接面各種材料的膨脹系數(shù)不匹配,焊點(diǎn)凝固時(shí)不平穩(wěn);
4、再流焊溫度曲線的設(shè)置未能使焊音中的有機(jī)揮發(fā)物及水分在進(jìn)入回流區(qū)前揮發(fā)。
無(wú)鉛焊料的問(wèn)題是高溫、表面張力大、黏度大。表面張力的增加勢(shì)必會(huì)使氣體在冷卻階段的外逸更困難,氣體不容易排出來(lái),使空洞的比例增加。因此,SMT貼片中無(wú)鉛焊點(diǎn)中的氣孔、空洞比較多。
另外,由于無(wú)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(shí),峰值溫度往往要達(dá)到260℃左右,冷卻凝固到室溫的溫差大,因此,無(wú)鉛焊點(diǎn)的應(yīng)力也比較大。再加上較多的IMC,IMC的熱膨脹系數(shù)比較大,在高溫工作或強(qiáng)機(jī)械沖擊下容易產(chǎn)生開(kāi)裂。
QFP、Chp元件及BGA焊點(diǎn)空洞,分布在焊接界面的空洞會(huì)影響PCBA中個(gè)元器件的連接強(qiáng)度;SOJ引腳焊點(diǎn)裂紋及BGA焊球與焊盤(pán)界面的裂紋缺陷,焊點(diǎn)裂紋和焊接界面的裂紋都會(huì)影響PCBA產(chǎn)品的長(zhǎng)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(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)才能發(fā)現(xiàn)??斩吹奈恢煤头植伎赡苁窃斐呻娺B接失效的潛在原因。特別是功率元件空洞測(cè)會(huì)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(wú)鉛焊料的熔
點(diǎn)高,而且又是高Sn焊料,Cu在無(wú)鉛焊接時(shí)的溶解速度比Sn-Pb焊接時(shí)高許多。無(wú)鉛焊料中銅的高溶解性會(huì)在銅與焊料的界面產(chǎn)生“空洞”,隨著時(shí)間的推移,這些空洞有可能會(huì)削弱焊點(diǎn)的可靠性。
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