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混合合金焊點工藝可靠性的影響因素

分類:
常見問題
2019/04/26 17:34
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一、無鉛、有鉛混用所帶來的工藝問題

有鉛、無鉛元器件和釬料、焊膏材料的混用,除要兼顧有鉛的傳統焊接工藝問題外,還要解決無鉛釬料合金所特有的熔點高、潤濕性差等問題。當有鉛、無鉛問題交織在一起,工藝上處理該類組裝問題時,比處理純有鉛或純無鉛的問題都要棘手。例如,在采用無鉛焊膏混用情況時,要特別關注下述問題。

1 高溫對元器件的不利影響(1)CTE不匹配所造成的影響。有鉛和無鉛混用所帶來的高溫對元器件有著非常不利的影響。例如,陶瓷阻、容元件對溫度曲線的斜率(溫度的變化速率)非常敏感。由于陶瓷體與PCB的熱膨脹系數CTE相差大(陶瓷的CTE為3~5,而FR-4的CTE為17左右),因此,在焊點冷卻時容易造成元器件體和焊點裂紋。元器件開裂現象與CTE的差異、溫度、元器件的尺寸大小成正比。0201、0402、0603小元件一般很少開裂,而1206以上的大元件發生開裂失效的概率就會比較高。(2)爆米花現象將更嚴重。對潮濕敏感元器件(MSD)而言,溫度每提高10℃,其可靠性級別就將降低1級。解決措施是在滿足質量要求的前提下盡量降低再流焊接的峰值溫度,以及對潮濕敏感器件進行去潮烘烤處理。(3)高溫對PCB的不利影響。高溫容易造成PCB的熱變形,因樹脂老化變質而降低強度和絕緣電阻值。由于PCB的Z方向與XY方向的CTE不匹配,易造成金屬化孔鍍層斷裂而失效等可靠性問題

盲孔內層被拉裂解決措施是盡量降低再流焊接的峰值溫度,一般簡單的消費類產品可以采用FR-4基材,厚板和復雜產品需要采用耐高溫的FR-5或CEMn來替代FR-4基材。有目的地盡可能降低無鉛焊接的峰值溫度,對大批量生產多種規格的不同PCB是有益的,但其值必須能滿足工藝窗口的要求。

2 電氣可靠性再流焊、波峰焊、返工形成的助焊劑殘留物,在潮濕環境和一定電壓下,導電體之間可能會發生電化學反應,引起表面絕緣電阻(SIR)的下降。如果有電遷移和枝狀結晶(如錫須等)的出現,將發生導線間的短路,造成漏電的風險。為了保證電氣可靠性,需要對不同免清洗助焊劑的性能進行評估。

3 混合組裝的返修工藝問題混合組裝的返修較為困難,因為混合組裝的返修不僅僅是有鉛工藝的傳統返修問題,而且還有無鉛返修的新問題。無鉛釬料合金潤濕性差,熔點高,工藝窗口小。因此有鉛、無鉛混用的返工需要特別關注:●選擇適當的返工設備和工具;●正確使用返工設備和工具;●正確選擇焊膏、助焊劑、釬料絲等材料;●正確設置焊接參數

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