焊脚提升
发布时间:2012/9/27 20:31:32 访问次数:980
英文称为Fillet lifting或Lift off,严重时SKM200GB123D1焊脚会出现撕裂,外形如图12.31所示。
该缺陷常发生在波峰焊或通孔元器件回流焊工艺中,早期采用SnPb焊料时,有可能出现Lifi off现象,但相对较少,然而在无铅波峰焊过程发生的概率明显增多,其原因是多方面的,但根本原因是高温引起的热应力和收缩应力,这也是无铅波峰焊的过高温度带来的负面影响,现将发生的几种原因分析如下。
(I) PCB的Z万向引起的收缩应力
早期Lift off现象发生在厚的多层板上,这与PCB的Z方向收缩应力有关。通常FR-4板材的Tg仅125℃~130℃,在室温下,PCB热膨胀系数(CTE)仅有0.002×10-6,而在焊接温度时高达0.2×10-6,即提高了2个数量级。当温度下降到室温后,PCB收缩,PCB厚度由高温膨胀时的口收缩到常温时的办,与此同时焊点也会收缩,两者的收缩应力的作用点正好落在焊脚边缘上,如图12.32所示,故通常波峰焊产品应尽量减少PCB的厚度,以防止因收缩而引起的焊盘开裂现象。
(2)焊料偏析会影响焊点的强度
当采用含Bi焊料时,在正常冷却过程中,焊点内部(包含着金属引线部分),由于热熔量大的原因,往往后冷却,该热量通过过孔孔壁传导给焊盘,因此焊点在冷却过程中会造成内部Bi的偏析现象。在焊点最后冷却的部位——焊盘边缘处,往往是含Bi量偏大,Bi含量的不均匀性必会造成焊接强度下降,并会在PCB收缩应力的联合作用下加剧Lift off现象的发生,如图12.33所示。
(3)含Pb杂质的影响导致焊脚提升
Lift off现象也容易出现在含Pb焊盘之中,在波峰焊过程中,在遇到PCB焊盘上涂层中含有Sn-Pb焊料时,因PCB焊接而与波峰焊波峰接触面,含Pb涂层会浸入到焊料之中,而另一面( Top-side)则会由于含Pb杂质与Bi、Sn构成Sn-Bi-Pb三元低温相(96.6℃),从而引起焊点强度下降,造成Lift off现象,如图12.34所示。
上述三种原因均是在极端的状态下的分析,但实际生产中往往又会多种原因交错在一起,从而导致焊接缺陷的发生,克服Lift off缺陷的根本方法在于:降低PCB厚度(波峰焊时),以减少收缩应力;焊后快速冷却以防止焊料偏析发生;不使用高含量Bi的焊料;尽量避免含Pb杂质的涂层。
英文称为Fillet lifting或Lift off,严重时SKM200GB123D1焊脚会出现撕裂,外形如图12.31所示。
该缺陷常发生在波峰焊或通孔元器件回流焊工艺中,早期采用SnPb焊料时,有可能出现Lifi off现象,但相对较少,然而在无铅波峰焊过程发生的概率明显增多,其原因是多方面的,但根本原因是高温引起的热应力和收缩应力,这也是无铅波峰焊的过高温度带来的负面影响,现将发生的几种原因分析如下。
(I) PCB的Z万向引起的收缩应力
早期Lift off现象发生在厚的多层板上,这与PCB的Z方向收缩应力有关。通常FR-4板材的Tg仅125℃~130℃,在室温下,PCB热膨胀系数(CTE)仅有0.002×10-6,而在焊接温度时高达0.2×10-6,即提高了2个数量级。当温度下降到室温后,PCB收缩,PCB厚度由高温膨胀时的口收缩到常温时的办,与此同时焊点也会收缩,两者的收缩应力的作用点正好落在焊脚边缘上,如图12.32所示,故通常波峰焊产品应尽量减少PCB的厚度,以防止因收缩而引起的焊盘开裂现象。
(2)焊料偏析会影响焊点的强度
当采用含Bi焊料时,在正常冷却过程中,焊点内部(包含着金属引线部分),由于热熔量大的原因,往往后冷却,该热量通过过孔孔壁传导给焊盘,因此焊点在冷却过程中会造成内部Bi的偏析现象。在焊点最后冷却的部位——焊盘边缘处,往往是含Bi量偏大,Bi含量的不均匀性必会造成焊接强度下降,并会在PCB收缩应力的联合作用下加剧Lift off现象的发生,如图12.33所示。
(3)含Pb杂质的影响导致焊脚提升
Lift off现象也容易出现在含Pb焊盘之中,在波峰焊过程中,在遇到PCB焊盘上涂层中含有Sn-Pb焊料时,因PCB焊接而与波峰焊波峰接触面,含Pb涂层会浸入到焊料之中,而另一面( Top-side)则会由于含Pb杂质与Bi、Sn构成Sn-Bi-Pb三元低温相(96.6℃),从而引起焊点强度下降,造成Lift off现象,如图12.34所示。
上述三种原因均是在极端的状态下的分析,但实际生产中往往又会多种原因交错在一起,从而导致焊接缺陷的发生,克服Lift off缺陷的根本方法在于:降低PCB厚度(波峰焊时),以减少收缩应力;焊后快速冷却以防止焊料偏析发生;不使用高含量Bi的焊料;尽量避免含Pb杂质的涂层。
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