Технология PCBA - Причины образования оловянных шариков в деталях SMT и борьба с ними.

В связи с постоянным развитием легких, тонких, энергосберегающих, миниатюризирующих и планаризирующих электронных и информационных продуктов возникает необходимость в использовании технологии поверхностного монтажа SMT для различных электронных изделий. А оловянные шарики наносят серьезный вред электронным изделиям, поэтому вопрос о том, как уменьшить количество оловянных шариков, является одним из ключевых для производителей SMT.

В соответствующих случаях, при производстве SMT, пайке оплавлением, из-за разбрызгивания металлических частиц паяльной пасты, легко образуются крошечные сферические шарики припоя или частицы припоя неправильной формы, которые представляют собой оловянные шарики, как показано на следующем рисунке. Оловянный шарик - один из основных дефектов производства SMT, диаметром около 0,2 ~ 0,4 мм, в основном со стороны соединительных компонентов или выводов микросхемы, не только влияет на внешний вид изделия PCBA, но и при использовании может привести к короткому замыканию, что серьезно влияет на качество электронных изделий и жизни людей и даже может привести к травмам персонала.

Что такое оловянный шарик?

1.Оловянные шарики встречаются на платах, которые были спаяны оплавлением, и вы можете с первого взгляда увидеть, что это большой оловянный шарик, погруженный в слой флюса, расположенный вблизи отдельных компонентов, которые находятся на очень низкой высоте над поверхностью, таких как микросхемы резисторов и конденсаторов, тонкой небольшой формы факторные блоки (TSOP), транзисторы малого форм-фактора (SOT), транзисторы D-PAK и резистивные сборки. Из-за их расположения по отношению к этим компонентам шарики припоя часто называют "сателлитами". По понятным причинам шарики припоя иногда называют "шариками, выдавленными из середины листа" или чем-то подобным. По сравнению с шариками для припоя, сферы для припоя характеризуются наличием крошечных шариков, сгруппированных по периметру остатков флюса, или же эти шарики прилипают к периметру прокладок с близким шагом и паяных масок.

2.По сути, шарики припоя могут образовывать "мостик" из припоя от одной клеммы компонента к другой, что приводит к электрическому соединению, для которого это не предназначено. Это создает риск короткого замыкания, которое может произойти в том месте, где изначально были сформированы бортики, или в любом другом месте узла, если вибрация приведет к ослаблению и перемещению бортиков. Несмотря на то, что короткое замыкание не обязательно происходит, даже если борт выглядит так, как описано выше, он все равно является дефектом, который следует свести к минимуму или устранить, насколько это возможно.

Каковы причины появления оловянных бортов?

1.Появление оловянных шариков может быть вызвано различными причинами, такими как разрушение, выдавливание за пределы нанесенной паяльной пасты, выход избытка пасты из строя в процессе пайки, а также в процессе пайки, когда пластины из паяльной пасты плавятся и становятся независимыми друг от друга, образуя в корпусе компонента или вблизи контактных площадок.

2.Если накладка выполнена в виде квадратного элемента микросхемы, то при наличии большего количества паяльной пасты легко получить шарики припоя, и большинство шариков появляются с обеих сторон элемента микросхемы. Например, если подложка выполнена в виде квадратной пластины и после печати на ней присутствует больше паяльной пасты, то легко образуются шарики.Паяльная паста, которая соединяется с частью подложки, не образует шариков.

3.Однако, когда количество припоя увеличивается, элемент оказывает давление на изолятор корпуса, паяльную пасту в нижней части узла, и во время пайки оплавлением происходит горячее расплавление, поскольку поверхность может расплавить паяльную пасту в шарик, который имеет тенденцию подниматься вверх в процессе пайки. сборка.Однако это незначительное усилие возникает во время охлаждения паяльника, и между каждым элементом с обеих сторон возникает сила тяжести, которая разделяет паяльные пластины. Если сила тяжести компонента высока и выдавливается больше паяльной пасты, то может образоваться даже несколько паяных шариков.

Каковы основные факторы образования оловянных гранул в процессе производства печатных плат?

1.Неправильно выбранный температурный режим оплавления.

Прежде всего, если предварительный нагрев недостаточен, не достигнута требуемая температура или время, флюс не только менее активен, но и улетучивается очень слабо, не только не может удалить оксидную пленку с поверхности паяльной подушки и частицы припоя, но и не может растереть паяльную пасту в порошок. к поверхности припоя, не может улучшить смачивание жидкостью, легко изготавливаются оловянные шарики. Решение заключается в том, чтобы поддерживать температуру предварительного нагрева на уровне 120 ~ 150 ℃ в течение достаточно длительного периода времени.

Во-вторых, если температура в зоне предварительного нагрева повышается слишком быстро, то для достижения температуры плоской поверхности требуется слишком мало времени, в результате чего паяльная паста оказывается внутри воды, растворитель испаряется не полностью, что приводит к повышению температуры пайки оплавлением, что может привести к попаданию влаги, кипению растворителя, разбрызгиванию оловянных шариков. В связи с этим следует обратить внимание на скорость нагрева, это влияет на смачивание предварительно нагретого припоя, облегчает получение оловянных шариков. С повышением температуры смачивание жидким припоем значительно улучшается, что сокращает производство оловянных шариков.Но температура пайки оплавлением слишком высока, это может привести к повреждению компонентов, печатных плат и контактных площадок, поэтому мы должны выбрать подходящую температуру пайки, чтобы припой лучше смачивался.

2.Флюс не играет никакой роли.Роль флюса для пайки заключается в удалении припоя и оксидной пленки с поверхности частиц припоя, тем самым улучшая смачивание жидкого припоя и припойных площадок, контактов компонентов, расположенных между концами припоя. Если паяльная паста с покрытием находится на поверхности слишком долго, то флюс легко улетучивается, происходит дезоксигенирование флюса, ухудшается смачивание жидким припоем, и тогда при пайке неизбежно образуются оловянные шарики. Решение заключается в следующем: выберите срок службы паяльной пасты, превышающий 4 часа, или максимально сократите время нанесения.

3. Отверстие шаблона слишком велико или сильно деформировано.Если бусины всегда находятся в одном и том же положении, необходимо проверить конструктивную структуру металлической пластины.Шаблон открытие точность размеров не соответствует требованиям для коврик имеет большой размер, а также материал поверхности мягче,таких как медь шаблоны,приведет к разгерметизации паяльной пасты профиль не понятно, и друг другу моста,такая ситуация чаще встречается в мелкий шаг устройстве коврик утечки в печать, и тогда после пайки неизбежно образуется большое количество оловянных шариков между штифтами.Решение заключается в следующем: следует обратить внимание на различные формы рисунка на подложке и расстояние между центрами, выбрать подходящие материалы для шаблонов и процесс изготовления шаблонов, чтобы обеспечить качество печати паяльной пастой, уменьшить размер отверстий в шаблонах, строго контролировать процесс изготовления шаблонов или перейти на лазерную резку и способ изготовления шаблона электрополировкой.

4.Чрезмерное давление при размещении. Чрезмерное давление при размещении может выдавить паяльную пасту за пределы площадки, если паяльная паста покрыта более толстым слоем, чрезмерное давление при размещении, скорее всего, выдавит паяльную пасту за пределы площадки, и тогда при пайке неизбежно образуются оловянные шарики.Решение заключается в том, чтобы контролировать толщину паяльной пасты, одновременно снижая давление на накладную головку.

5.Паяльная паста содержит воду. Если вы достанете паяльную пасту из морозильной камеры и будете использовать ее непосредственно с открытой крышкой, из-за большой разницы температур произойдет конденсация водяного пара, что легко приведет к вскипанию воды и ее разбрызгиванию во время пайки оплавлением, что приведет к образованию оловянных шариков.Решением является паяльная паста, которую после извлечения из морозильной камеры, как правило, следует поместить при комнатной температуре более чем на 4 часа, чтобы герметично закрыть цилиндр, доведя температуру прокладки до температуры окружающей среды, а затем открыть крышку для использования.

6.Очистка печатной платы не является чистой, так что паяльная паста остается на поверхности печатной платы и сквозных отверстиях.Решение заключается в том, чтобы привить оператору и мастерам, участвующим в производственном процессе, чувство ответственности в строгом соответствии с требованиями технологического процесса и операционными процедурами для производства, усилить контроль качества процесса SMT.

7.Бесконтактная печать или слишком большое давление при печати.При бесконтактной печати на образце и печатной плате между ними остается определенный зазор, и если давление скребка не контролируется должным образом, то легко приложить образец под паяльной пастой к поверхности печатной платы, где нет места для пайки, и тогда после прохождения процесса пайки неизбежно образуются оловянные шарики.. Решение таково: если нет особых требований, то целесообразно использовать контактную печать или снизить давление печати.

8.Неисправность флюса. Если время пайки оплавлением слишком велико, то из-за окисления частиц припоя в паяльной пасте ухудшается качество флюса, снижается активность, что приведет к тому, что паяльная паста перестанет вытекать, образуется шарик припоя. Решение заключается в следующем: выберите более длительный срок службы паяльной пасты, по крайней мере, 4 часа.

Выше производитель PCBA рассказал вам о некоторых распространенных ситуациях, связанных с оловянными шариками, я надеюсь, вы понимаете, что в SMT можно по возможности избегать использования паяльных деталей.