在SMT加工生產中,BGA、QFN、CSP等無引腳的元器件,在進行焊接時,無論是回流焊接還是波峰焊接,無論是有鉛制程還是無鉛制程,冷卻之后都難免會出現一些在所難免的空洞(氣泡)現象的產生。焊點內部發生空洞的主要成因是FLUX中的有機物經過高溫裂解后產生的氣泡無法及時逸出。在回流區FLUX已經被消耗殆盡,錫膏的粘度發生了較大的變化,此時錫膏之中的FLUX發生裂解,導致高溫裂解后的氣泡無法及時的逸出,被包圍在錫球中,冷卻后就形成空洞現象。目前,一般使用X-Ray設備進行檢查空洞的面積,通過X-Ray都可以看到焊球的空洞分布狀況。只要有些器件空洞所占面積的比例不是很大,常常認為是符合接受標準標準(如IPC-A-610D 8.2.12.4),因此在檢驗時沒有引起足夠的重視。
在pcb板焊錫眾多的空洞現象中發現,產生空洞現象與焊料本身的表面張力有著直接的聯系。錫膏的表面張力越大,高溫裂解的氣泡越難逸出焊料球,氣泡被團團包圍在錫球之中(無鉛焊料的表面張力達到4.60×10-3 N/260 ℃),表面張力越小,高溫裂解后的氣泡就很容易逃出焊料球,被錫球團團包圍的機率就相當小。已經陷入高溫裂解的氣泡,在有鉛焊料密度較大(約8.44 g/cm3)的情況之下,焊料中的合金在相互擠壓下,有機物就會向外面逃脫,所以有機物殘留在焊點中的機率是相當小的,但是無鉛就完全不一樣了。比重不但比有鉛小,而且無鉛的表面張力又比有鉛高出很多,同時熔點又比有鉛高出34 ℃之多(Sn63-Pb37,熔點為183 ℃,SAC305熔點約為217 ℃),在種種環境不利的情況下,無鉛焊料中的有機物就很難從焊球中分解出來,有機物常常被包圍在焊球中,冷卻后就會形成空洞現象。
從焊點的可靠度來講,空洞現象會給焊點帶來不可估計的風險,同時空洞現象比較嚴重的話,還影響焊點的電氣連接,影響電路的暢通。所以空洞現象必須引起SMT業界人士的高度重視。
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