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李宁成博士在其论文,“通过缺陷机制分析优化回流曲线”中说,惰性气体 ( 氮 ) 也会增加熔湿速度。 S M T 专栏作家珍尼 . 黄博士和其它人的报告说,共晶合金的熔湿速度倾向于比非共晶材料快。因此, Sn63/Pb37 一般比 Sn62/Pb36/Ag2 熔湿速度更快。影响熔湿、从而影响结合和潜在飞溅的因素如表四所示。表四、可能引起溅锡的因素
因素机制对飞溅的影响
助焊剂载体
活性剂不同的活性剂在回流时提高不同程度的湿润和结合速度快速的结合将增加助焊剂被夹住的可能性,将可能增加受夹助焊剂的压力,因此引起助焊剂爆发性的排出。
助焊剂载体溶剂及其含量溶剂类型和含量将影响预热期间烘干程度增加溶剂含量将引起受夹住焊剂更激烈的排出
合金类型合金影响回流期间的湿润和结合速度快速的结合将增加助焊剂被夹住的可能性,将可能增加受夹助焊剂的压力,因此引起助焊剂爆发性的排出。
回流气氛惰性 ( 氮 ) 环境增加回流期间的湿润和结合速度快速的结合将增加助焊剂被夹住的可能性,将可能增加受夹助焊剂的压力,因此引起助焊剂爆发性的排出。
焊锡熔化温度更高的熔化温度增加回流期间的湿润和结合速度快速的结合将增加助焊剂被夹住的可能性,将可能增加受夹助焊剂的压力,因此引起助焊剂爆发性的排出。
溅锡的解决方案
预防 :防止溅锡沉积的一个方法就是在金手指上涂敷一层可驳除的阻焊层,在丝印锡膏后涂敷,回流后拿掉。这个方法还没有印证,可能成本高,因为牵涉手工作业,涂敷板上选择性区域会造成困难,中断生产流水作业。另外可选择在金手指上贴临时胶带。这个方法也有同样的缺点。
最小化 :优化助焊剂载体的化学成份,和回流温度曲线,将溅锡减到最低。为了证明这一点,得到内存??橹圃焐痰闹С?,通过评估对材料和回流温度曲线优化的影响,来评价表准锡膏系统。清楚地表明活性剂、溶剂、合金和回流温度曲线对溅锡程度有重要影响。因此,有信心着手解决问题,这些参数的适当调整可以将溅锡减到最小。
非标准材料,如聚合助焊剂系统由于成本高、货架寿命丝印寿命短、工艺变化范围小、并返工困难,不包括在本研究范围。但是,聚合助焊剂有希望最终提供一个可能最小化的溅锡解决方案,因为潜在的飞溅材料在温度激化的聚合过程中被包围。因此,没有液体助焊剂留下来产生飞溅。
测试样板是一块六个小板的内存???,没有贴装元件。 ( 已发现元件回减小溅锡的影响,因为元件会阻隔助焊剂从金手指上排出 ) 。现有生产材料和温度曲线作基本的试验条件 ( 表五 ) 。生产电路板的飞溅水平大约每 100 块组合板有一个飞溅锡球。两个工程师通过 20 倍的显微镜观察所有的板,以评估溅锡程度。
表五、测试材料
助焊剂载体描述相对湿润速度溶剂含量回流环境溶剂挥发性
助焊剂 A现有生产材料 ( 内存??橹圃焐痰?) 中等残留, RMA 型未知中推荐惰性高
助焊剂 B高级、高性能、长丝印寿命,中等残留快中空气或惰性低
助焊剂 C高级、高性能、长丝印寿命,中等残留快中空气或惰性低
助焊剂 D高性能、 RMA 型,长丝印寿命,中等残留慢中空气或惰性低
助焊剂 E低残留,高溶剂含量,空气或氮气回流慢高推荐惰性中
助焊剂 F极低残留,惰性回流慢高惰性中
助焊剂 A: Kester244, B: 92, C: 92J, D:51SC, E: 73D, F:75
在线研究中使用不同特性的表准锡膏。根据其不同的湿润速度和溶剂性能来选择这些材料。为减少研究中的变量参数,所有锡膏使用同一种合金: Sn63/Pb37 ,粒度 -325/+500 目。
最小化试验结果
回流温度曲线的选择:试验期间得到明确,回流曲线和材料类型两者都必须调整以使飞溅最小。测试使用的两条主要的回流曲线不同在于其保温区的特性。没有平坦保温区的线性上升温度曲线 ( 图二 ) 结果是所有材料都存在一些溅锡,在原来的生产材料上增加了溅锡。因此,这个曲线形状没有作继续研究?;诜山频募偕?,这个线性的曲线没有充分烘干助焊剂。
一个更有前途的基本曲线形状包括一个 160oC 的高温保温 ( 烘干 ) ,以蒸发所有溶剂 ( 图三 ) 。这种溶剂失散增加助焊剂剩余的粘性,减少挥发成份,因此减少飞溅??墒?,这样烘干的潜在问题包括熔湿变差和产生空洞。使用惰性气体 ( 氮气 ) 可以帮助改善熔湿和减少空洞,但对飞溅却无效果。这个曲线也是一个“长”曲线,消除了过快温升率的需要 ( 最高每秒 175oC) 。