消除PCB中的锡珠.docx

Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
消除PCB中的锡珠
消除PCB中的锡珠
　　本文介绍，一种U形模板开孔确定的锡膏沈淀可以防止锡珠的形成。
　　焊锡由盘的过分腐蚀
　　制造比设计大的模板开孔和焊盘的过分腐蚀是叠印的两个潜在原因。过多的锡膏沈淀在焊盘上是锡珠的主要原因。
　　对於密间距(fine-pitch)元件，存在锡尘的危险。在助焊剂液化和在焊盘之间流动时，对於非焊锡阻焊界顶的焊盘，锡尘可以到达焊盘与阻焊之间的间隙内。这些锡尘可能留在井道内，在回流期间不被吸回到焊接点上。虽然有免洗助焊剂包围住，不能移动，但是锡尘不应该出现在相邻焊盘之间，特别是对於QFP(quad flat pack)。
　　在密间距引脚之间的阻焊数量有锡尘的出现有关。减少或消除两个QFP焊盘之间的阻焊区域可能增加锡尘问题。
　　在最近的一个试验中，在一个20-mil间距的元件上10个焊盘之间找到47颗锡尘。爲了解决这个问题，开孔的尺寸减小，以提供密封和锡膏在焊盘上乾净地释放。减少如下所描述的锡膏开孔消除了锡尘的原因。
　　元件贴装压力
　　锡膏的任何塌落或过高的贴装压力都将造成一些锡膏沈淀跑出焊盘，大大地增加回流期间锡珠的形成机会。在元件贴装期间使用适当的压力将元件直接放到锡膏中，但不会将锡膏挤到一个不希望的位置。
　　回流温度曲线
　　从锡膏制造商那里的回流温度曲线一般提供一个较宽的操作范围。在这个可接受的范围内，几个不同的特性影响助焊剂和焊接点形成的效果。
　　一个慢的线性预热允许锡膏中的溶剂逐渐蒸发，减少诸如热塌落和飞溅发生的机会。可接受的升温率一般低於每秒2°C。已经发现每秒°C的速率是最有效的。这个速率允许助焊剂缓慢激化，在完成其目的之前不被蒸发掉。
　　回流以上的时间影响与铜基材料形成的金属间化合物的数量。可接受的回流以上时间爲45-90秒钟。
　　峰值温度可以影响産品的长期寿命。温度越低，元件上的应力越小。一般，除非特殊零件要求，230°C是最高温度。
　　波峰焊锡飞溅
　　波峰焊接工艺也可能造成PCB的元件面上的锡珠。如果助焊剂预热不适当，在PCB进入波峰之前有水留在板上的话，飞溅就可能发生。随机的锡球可能附着在PCB和元件上。波峰高度可能造成过多的焊锡在通孔或旁路孔内起泡和飞溅。锡球可能在锡锅工艺中发生。
　　波峰焊锡的二次回流
　　板通过波峰焊接工艺的速度可能太慢，造成元件面上的第二次回流。慢速可能会让焊锡移动，造成QFP引脚松动。QFP引脚松动在外表看上去是好焊点，但在後面的测试中变成开路。有压力接触的开路可能允许电路通过测试，而不表现爲开路。制造商推荐的通过预热和波峰的最高顶面温度必须维持。
焊接试验
　　一种试验设计(DOE, design of experiment)用来测量在锡膏、模板开孔设计和回流温度曲线的预热部分之间的相互作用，以决定锡珠的原因。
　　使用共晶Sn63/Pb37合金的锡膏包括：
锡膏一：水溶性锡膏
锡膏二：免洗、探针可测试锡膏
锡膏三：合成松香免洗锡膏
　　锡膏通过在线丝印机来印刷，使用视觉检查锡膏沈淀的均匀性。刮刀速度每分钟英寸，用来刮印一英寸厚的锡膏条。
　　使用了两种不同的模板形状：矩形的85%