Συγκόλληση με αναθέρμανση - Μια λύση στα προβλήματα που προκύπτουν με χάντρες κασσίτερου, κάθετα φύλλα, γέφυρες, αναρρόφηση και φουσκάλες

Η συγκόλληση με επαναροή χωρίζεται σε κύρια ελαττώματα, δευτερεύοντα ελαττώματα και επιφανειακά ελαττώματα. Κάθε ελάττωμα που απενεργοποιεί τη λειτουργία του SMA ονομάζεται κύριο ελάττωμα. Τα δευτερεύοντα ελαττώματα αναφέρονται στην καλή διαβρεξιμότητα μεταξύ των αρμών συγκόλλησης, δεν προκαλεί απώλεια της λειτουργίας SMA, αλλά έχει την επίδραση της διάρκειας ζωής του προϊόντος μπορεί να είναι ελαττώματα. Τα επιφανειακά ελαττώματα είναι αυτά που δεν επηρεάζουν τη λειτουργία και τη διάρκεια ζωής του προϊόντος. Επηρεάζεται από πολλές παραμέτρους, όπως η πάστα συγκόλλησης, η ακρίβεια της πάστας και η διαδικασία συγκόλλησης. Στην έρευνα και την παραγωγή της διαδικασίας SMT, γνωρίζουμε ότι η λογική τεχνολογία συναρμολόγησης επιφανειών διαδραματίζει ζωτικό ρόλο στον έλεγχο και τη βελτίωση της ποιότητας των προϊόντων SMT.

I. Χάντρες κασσίτερου στη συγκόλληση με επαναροή

1. Μηχανισμός σχηματισμού χαντρών κασσίτερου στη συγκόλληση με επαναροή: Η χάντρα κασσίτερου (ή σφαιρίδιο συγκόλλησης) που εμφανίζεται στη συγκόλληση με επαναροή συχνά κρύβεται μεταξύ της πλευράς ή των λεπτών ακίδων μεταξύ των δύο άκρων του ορθογώνιου στοιχείου τσιπ. Στη διαδικασία συγκόλλησης εξαρτημάτων, η πάστα συγκόλλησης τοποθετείται μεταξύ της ακίδας του εξαρτήματος τσιπ και του μαξιλαριού. Καθώς η τυπωμένη πλακέτα διέρχεται από το φούρνο επαναροής, η πάστα συγκόλλησης λιώνει σε υγρό. Εάν τα υγρά σωματίδια συγκόλλησης δεν διαβρέχονται καλά με το μαξιλάρι και την ακίδα της συσκευής κ.λπ., τα υγρά σωματίδια συγκόλλησης δεν μπορούν να συγκεντρωθούν σε έναν αρμό συγκόλλησης. Μέρος του υγρού συγκολλητικού θα ρέει έξω από τη συγκόλληση και θα σχηματίσει χάντρες κασσίτερου. Επομένως, η κακή διαβρεξιμότητα του συγκολλητικού με το μαξιλάρι και την ακίδα της συσκευής είναι η βασική αιτία του σχηματισμού χαντρών κασσίτερου. Η πάστα συγκόλλησης στη διαδικασία εκτύπωσης, λόγω της μετατόπισης μεταξύ του διαφράγματος και του μαξιλαριού, εάν η μετατόπιση είναι πολύ μεγάλη, θα προκαλέσει τη ροή της πάστας συγκόλλησης έξω από το μαξιλάρι και είναι εύκολο να εμφανιστούν χάντρες κασσίτερου μετά τη θέρμανση. Η πίεση του άξονα Z στη διαδικασία τοποθέτησης είναι ένας σημαντικός λόγος για τις χάντρες κασσίτερου, στην οποία συχνά δεν δίνεται προσοχή. Ορισμένες μηχανές στερέωσης τοποθετούνται σύμφωνα με το πάχος του εξαρτήματος, επειδή η κεφαλή του άξονα Z βρίσκεται σύμφωνα με το πάχος του εξαρτήματος, γεγονός που θα προκαλέσει την προσκόλληση του εξαρτήματος στην πλακέτα PCB και το μπουμπούκι κασσίτερου θα εξωθηθεί προς τα έξω από τον δίσκο συγκόλλησης. Σε αυτήν την περίπτωση, το μέγεθος της χάντρας κασσίτερου που παράγεται είναι ελαφρώς μεγαλύτερο και η παραγωγή της χάντρας κασσίτερου μπορεί συνήθως να αποτραπεί με απλή επαναρύθμιση του ύψους του άξονα Z.

2. Ανάλυση αιτιών και μέθοδος ελέγχου: Υπάρχουν πολλοί λόγοι για την κακή διαβρεξιμότητα του συγκολλητικού, η ακόλουθη κύρια ανάλυση και οι σχετικές αιτίες και λύσεις που σχετίζονται με τη διαδικασία: (1) ακατάλληλη ρύθμιση καμπύλης θερμοκρασίας επαναροής. Η επαναροή της πάστας συγκόλλησης σχετίζεται με τη θερμοκρασία και το χρόνο, και εάν δεν επιτευχθεί επαρκής θερμοκρασία ή χρόνος, η πάστα συγκόλλησης δεν θα επαναρρεύσει. Η θερμοκρασία στην περιοχή προθέρμανσης αυξάνεται πολύ γρήγορα και ο χρόνος είναι πολύ σύντομος, έτσι ώστε το νερό και ο διαλύτης μέσα στην πάστα συγκόλλησης να μην εξατμιστούν πλήρως και όταν φτάσουν στη ζώνη θερμοκρασίας επαναροής, το νερό και ο διαλύτης βράζουν τις χάντρες κασσίτερου. Η πρακτική έχει αποδείξει ότι είναι ιδανικό να ελέγχεται ο ρυθμός αύξησης της θερμοκρασίας στην περιοχή προθέρμανσης στο 1 ~ 4℃/S. (2) Εάν οι χάντρες κασσίτερου εμφανίζονται πάντα στην ίδια θέση, είναι απαραίτητο να ελέγξετε τη δομή σχεδιασμού του μεταλλικού προτύπου. Η ακρίβεια διάβρωσης του μεγέθους ανοίγματος του προτύπου δεν μπορεί να πληροί τις απαιτήσεις, το μέγεθος του μαξιλαριού είναι πολύ μεγάλο και το υλικό της επιφάνειας είναι μαλακό (όπως χάλκινο πρότυπο), γεγονός που θα προκαλέσει το εξωτερικό περίγραμμα της τυπωμένης πάστας συγκόλλησης να είναι ασαφές και συνδεδεμένο μεταξύ τους, κάτι που συμβαίνει κυρίως στην εκτύπωση μαξιλαριών συσκευών λεπτής κλίσης και αναπόφευκτα θα προκαλέσει μεγάλο αριθμό χαντρών κασσίτερου μεταξύ των ακίδων μετά την επαναροή. Επομένως, θα πρέπει να επιλεγούν κατάλληλα υλικά προτύπων και διαδικασία κατασκευής προτύπων σύμφωνα με τα διαφορετικά σχήματα και αποστάσεις κέντρου των γραφικών μαξιλαριών για να διασφαλιστεί η ποιότητα εκτύπωσης της πάστας συγκόλλησης. (3) Εάν ο χρόνος από το έμπλαστρο στη συγκόλληση με επαναροή είναι πολύ μεγάλος, η οξείδωση των σωματιδίων συγκόλλησης στην πάστα συγκόλλησης θα προκαλέσει την μη επαναροή της πάστας συγκόλλησης και την παραγωγή χαντρών κασσίτερου. Η επιλογή μιας πάστας συγκόλλησης με μεγαλύτερη διάρκεια ζωής (γενικά τουλάχιστον 4H) θα μετριάσει αυτό το αποτέλεσμα. (4) Επιπλέον, η τυπωμένη πλακέτα με εσφαλμένη εκτύπωση πάστας συγκόλλησης δεν καθαρίζεται επαρκώς, γεγονός που θα προκαλέσει την παραμονή της πάστας συγκόλλησης στην επιφάνεια της τυπωμένης πλακέτας και μέσω του αέρα. Παραμορφώστε την τυπωμένη πάστα συγκόλλησης κατά την προσάρτηση εξαρτημάτων πριν από τη συγκόλληση με επαναροή. Αυτές είναι επίσης οι αιτίες των χαντρών κασσίτερου. Επομένως, θα πρέπει να επιταχύνει την ευθύνη των χειριστών και των τεχνικών στη διαδικασία παραγωγής, να συμμορφώνεται αυστηρά με τις απαιτήσεις της διαδικασίας και τις διαδικασίες λειτουργίας για την παραγωγή και να ενισχύει τον ποιοτικό έλεγχο της διαδικασίας.

Δύο. Το ένα άκρο του στοιχείου τσιπ είναι συγκολλημένο στο μαξιλάρι και το άλλο άκρο είναι γυρισμένο προς τα πάνω. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται φαινόμενο Μανχάταν. Ο κύριος λόγος για αυτό το φαινόμενο είναι ότι τα δύο άκρα του εξαρτήματος δεν θερμαίνονται ομοιόμορφα και η πάστα συγκόλλησης λιώνει διαδοχικά. Η ανομοιόμορφη θέρμανση και στα δύο άκρα του εξαρτήματος θα προκληθεί στις ακόλουθες συνθήκες:

(1) Η κατεύθυνση διάταξης των εξαρτημάτων δεν έχει σχεδιαστεί σωστά. Φανταζόμαστε ότι υπάρχει μια γραμμή ορίου επαναροής κατά το πλάτος του φούρνου επαναροής, η οποία θα λιώσει μόλις περάσει η πάστα συγκόλλησης από αυτήν. Το ένα άκρο του ορθογώνιου στοιχείου τσιπ περνά πρώτα από τη γραμμή ορίου επαναροής και η πάστα συγκόλλησης λιώνει πρώτη και η μεταλλική επιφάνεια του άκρου του στοιχείου τσιπ έχει επιφανειακή τάση υγρού. Το άλλο άκρο δεν φτάνει στη θερμοκρασία υγρής φάσης των 183 ° C, η πάστα συγκόλλησης δεν λιώνει και μόνο η δύναμη συγκόλλησης της ροής είναι πολύ μικρότερη από την επιφανειακή τάση της συγκόλλησης επαναροής, έτσι ώστε το άκρο του μη λιωμένου στοιχείου να είναι όρθιο. Επομένως, και τα δύο άκρα του εξαρτήματος θα πρέπει να διατηρούνται για να εισέλθουν στη γραμμή ορίου επαναροής ταυτόχρονα, έτσι ώστε η πάστα συγκόλλησης και στα δύο άκρα του μαξιλαριού να λιώνει ταυτόχρονα, σχηματίζοντας μια ισορροπημένη επιφανειακή τάση υγρού και διατηρώντας τη θέση του εξαρτήματος αμετάβλητη.

(2) Ανεπαρκής προθέρμανση των εξαρτημάτων τυπωμένου κυκλώματος κατά τη συγκόλληση αέριας φάσης. Η αέρια φάση είναι η χρήση συμπύκνωσης υγρού αδρανούς ατμού στην ακίδα του εξαρτήματος και στο μαξιλαράκι PCB, απελευθερώνοντας θερμότητα και λιώνοντας την πάστα συγκόλλησης. Η συγκόλληση αέριας φάσης χωρίζεται στη ζώνη ισορροπίας και τη ζώνη ατμού και η θερμοκρασία συγκόλλησης στη ζώνη κορεσμένου ατμού είναι τόσο υψηλή όσο 217 ° C. Στη διαδικασία παραγωγής, διαπιστώσαμε ότι εάν το εξάρτημα συγκόλλησης δεν είναι επαρκώς προθερμασμένο και η αλλαγή θερμοκρασίας πάνω από 100 ° C, η δύναμη αεριοποίησης της συγκόλλησης αέριας φάσης είναι εύκολο να επιπλεύσει το στοιχείο τσιπ του μεγέθους πακέτου μικρότερου από 1206, με αποτέλεσμα το φαινόμενο της κάθετης πλάκας. Με την προθέρμανση του συγκολλημένου εξαρτήματος σε ένα κουτί υψηλής και χαμηλής θερμοκρασίας στους 145 ~ 150℃ για περίπου 1 ~ 2 λεπτά και τελικά την αργή είσοδο στην περιοχή κορεσμένου ατμού για συγκόλληση, το φαινόμενο της όρθιας πλάκας εξαλείφθηκε.

(3) Ο αντίκτυπος της ποιότητας σχεδιασμού του μαξιλαριού. Εάν ένα ζεύγος μεγέθους μαξιλαριού του στοιχείου τσιπ είναι διαφορετικό ή ασύμμετρο, θα προκαλέσει επίσης την ασυνέπεια της ποσότητας της τυπωμένης πάστας συγκόλλησης, το μικρό μαξιλάρι ανταποκρίνεται γρήγορα στη θερμοκρασία και η πάστα συγκόλλησης σε αυτό λιώνει εύκολα, το μεγάλο μαξιλάρι είναι το αντίθετο, οπότε όταν η πάστα συγκόλλησης στο μικρό μαξιλάρι λιώνει, το εξάρτημα ισιώνεται υπό τη δράση της επιφανειακής τάσης της πάστας συγκόλλησης. Το πλάτος ή το κενό του μαξιλαριού είναι πολύ μεγάλο και το φαινόμενο της όρθιας πλάκας μπορεί επίσης να συμβεί. Ο σχεδιασμός του μαξιλαριού σε αυστηρή συμφωνία με την τυπική προδιαγραφή είναι η προϋπόθεση για την επίλυση του ελαττώματος.

Τρία. Γεφύρωση Η γεφύρωση είναι επίσης ένα από τα κοινά ελαττώματα στην παραγωγή SMT, τα οποία μπορούν να προκαλέσουν βραχυκυκλώματα μεταξύ των εξαρτημάτων και πρέπει να επισκευαστούν όταν συναντηθεί η γέφυρα.

(1) Το πρόβλημα ποιότητας της πάστας συγκόλλησης είναι ότι η περιεκτικότητα σε μέταλλο στην πάστα συγκόλλησης είναι υψηλή, ειδικά μετά την πάρα πολύ μεγάλη διάρκεια εκτύπωσης, η περιεκτικότητα σε μέταλλο είναι εύκολο να αυξηθεί. Το ιξώδες της πάστας συγκόλλησης είναι χαμηλό και ρέει έξω από το μαξιλάρι μετά την προθέρμανση. Κακή πτώση της πάστας συγκόλλησης, μετά την προθέρμανση στο εξωτερικό του μαξιλαριού, θα οδηγήσει σε γέφυρα ακίδων IC.

(2) Το σύστημα εκτύπωσης πρέσας εκτύπωσης έχει κακή επαναληπτική ακρίβεια, ανομοιόμορφη ευθυγράμμιση και εκτύπωση πάστας συγκόλλησης σε χάλκινο πλατίνα, η οποία παρατηρείται κυρίως στην παραγωγή QFP λεπτής κλίσης. Η ευθυγράμμιση της χαλύβδινης πλάκας δεν είναι καλή και η ευθυγράμμιση PCB δεν είναι καλή και το μέγεθος/πάχος του παραθύρου της χαλύβδινης πλάκας δεν είναι ομοιόμορφο με την επίστρωση κράματος σχεδιασμού μαξιλαριού PCB, με αποτέλεσμα μεγάλη ποσότητα πάστας συγκόλλησης, η οποία θα προκαλέσει συγκόλληση. Η λύση είναι να ρυθμίσετε την πρέσα εκτύπωσης και να βελτιώσετε το στρώμα επίστρωσης μαξιλαριού PCB.

(3) Η πίεση κόλλησης είναι πολύ μεγάλη και η εμβάπτιση της πάστας συγκόλλησης μετά την πίεση είναι ένας κοινός λόγος στην παραγωγή και το ύψος του άξονα Z θα πρέπει να ρυθμιστεί. Εάν η ακρίβεια του έμπλαστρου δεν είναι αρκετή, το εξάρτημα μετατοπίζεται και η ακίδα IC παραμορφώνεται, θα πρέπει να βελτιωθεί για τον λόγο. (4) Η ταχύτητα προθέρμανσης είναι πολύ γρήγορη και ο διαλύτης στην πάστα συγκόλλησης αργεί να εξατμιστεί.

Το φαινόμενο της εξαγωγής πυρήνα, γνωστό και ως φαινόμενο εξαγωγής πυρήνα, είναι ένα από τα κοινά ελαττώματα συγκόλλησης, το οποίο είναι πιο συνηθισμένο στη συγκόλληση με επαναροή αέριας φάσης. Το φαινόμενο αναρρόφησης πυρήνα είναι ότι το συγκολλητικό διαχωρίζεται από το μαξιλάρι κατά μήκος της ακίδας και του σώματος του τσιπ, το οποίο θα σχηματίσει ένα σοβαρό φαινόμενο εικονικής συγκόλλησης. Ο λόγος θεωρείται συνήθως ότι είναι η μεγάλη θερμική αγωγιμότητα της αρχικής ακίδας, η ταχεία αύξηση της θερμοκρασίας, έτσι ώστε το συγκολλητικό να προτιμά να βρέξει την ακίδα, η δύναμη διαβροχής μεταξύ του συγκολλητικού και της ακίδας είναι πολύ μεγαλύτερη από τη δύναμη διαβροχής μεταξύ του συγκολλητικού και του μαξιλαριού και η ανύψωση της ακίδας θα επιδεινώσει την εμφάνιση του φαινομένου αναρρόφησης πυρήνα. Στη συγκόλληση με επαναροή υπέρυθρων, το υπόστρωμα PCB και το συγκολλητικό στη οργανική ροή είναι ένα εξαιρετικό μέσο απορρόφησης υπέρυθρων και η ακίδα μπορεί να αντανακλά μερικώς υπέρυθρες, σε αντίθεση, το συγκολλητικό λιώνει κατά προτίμηση, η δύναμη διαβροχής του με το μαξιλάρι είναι μεγαλύτερη από τη διαβροχή μεταξύ του και της ακίδας, επομένως το συγκολλητικό θα ανέβει κατά μήκος της ακίδας, η πιθανότητα του φαινομένου αναρρόφησης πυρήνα είναι πολύ μικρότερη. Η λύση είναι: στη συγκόλληση με επαναροή αέριας φάσης, το SMA θα πρέπει πρώτα να προθερμανθεί πλήρως και στη συνέχεια να τοποθετηθεί στο φούρνο αέριας φάσης. Η συγκολλησιμότητα του μαξιλαριού PCB θα πρέπει να ελέγχεται και να διασφαλίζεται προσεκτικά και το PCB με κακή συγκολλησιμότητα δεν πρέπει να εφαρμόζεται και να παράγεται. Η συμπεπεδότητα των εξαρτημάτων δεν μπορεί να αγνοηθεί και οι συσκευές με κακή συμπεπεδότητα δεν πρέπει να χρησιμοποιούνται στην παραγωγή.

Πέντε. Μετά τη συγκόλληση, θα υπάρχουν ανοιχτοπράσινα φυσαλίδες γύρω από τους μεμονωμένους αρμούς συγκόλλησης και σε σοβαρές περιπτώσεις, θα υπάρχει μια φυσαλίδα στο μέγεθος ενός καρφιού, η οποία όχι μόνο επηρεάζει την ποιότητα της εμφάνισης, αλλά επηρεάζει και την απόδοση σε σοβαρές περιπτώσεις, κάτι που είναι ένα από τα προβλήματα που συμβαίνουν συχνά στη διαδικασία συγκόλλησης. Η βασική αιτία του αφρισμού του φιλμ αντίστασης συγκόλλησης είναι η παρουσία ατμού αερίου/νερού μεταξύ του φιλμ αντίστασης συγκόλλησης και του θετικού υποστρώματος. Ιχνοποσότητες αερίου/ατμού νερού μεταφέρονται σε διαφορετικές διεργασίες και όταν συναντώνται υψηλές θερμοκρασίες, η διαστολή του αερίου οδηγεί στην απολέπιση του φιλμ αντίστασης συγκόλλησης και του θετικού υποστρώματος. Κατά τη συγκόλληση, η θερμοκρασία του μαξιλαριού είναι σχετικά υψηλή, επομένως οι φυσαλίδες εμφανίζονται πρώτα γύρω από το μαξιλάρι. Τώρα η διαδικασία επεξεργασίας πρέπει συχνά να καθαρίζεται, να στεγνώνει και στη συνέχεια να κάνει την επόμενη διαδικασία, όπως μετά τη χάραξη, θα πρέπει να στεγνώσει και στη συνέχεια να κολλήσει το φιλμ αντίστασης συγκόλλησης, αυτή τη στιγμή εάν η θερμοκρασία ξήρανσης δεν είναι αρκετή θα μεταφέρει ατμό νερού στην επόμενη διαδικασία. Το περιβάλλον αποθήκευσης PCB δεν είναι καλό πριν από την επεξεργασία, η υγρασία είναι πολύ υψηλή και η συγκόλληση δεν στεγνώνει εγκαίρως. Στη διαδικασία συγκόλλησης κυμάτων, χρησιμοποιήστε συχνά μια ροή που περιέχει νερό, εάν η θερμοκρασία προθέρμανσης PCB δεν είναι αρκετή, ο ατμός νερού στη ροή θα εισέλθει στο εσωτερικό του υποστρώματος PCB κατά μήκος του τοιχώματος της οπής της διαμπερούς οπής και ο ατμός νερού γύρω από το μαξιλάρι θα εισέλθει πρώτα και αυτές οι καταστάσεις θα παράγουν φυσαλίδες μετά την αντιμετώπιση υψηλής θερμοκρασίας συγκόλλησης.

Η λύση είναι: (1) όλες οι πτυχές θα πρέπει να ελέγχονται αυστηρά, το αγορασμένο PCB θα πρέπει να επιθεωρείται μετά την αποθήκευση, συνήθως υπό κανονικές συνθήκες, δεν θα πρέπει να υπάρχει φαινόμενο φυσαλίδων.

(2) Το PCB θα πρέπει να αποθηκεύεται σε αεριζόμενο και ξηρό περιβάλλον, η περίοδος αποθήκευσης δεν είναι μεγαλύτερη από 6 μήνες. (3) Το PCB θα πρέπει να προψηθεί στον φούρνο πριν από τη συγκόλληση 105℃/4H ~ 6H;