pcb assembly焊接冷卻工藝分析主要講的是對pcb assembly焊接冷卻的過程分析,下面請看百千成電子工程師為大家介紹的具體內容。
(1)pcb assembly焊接從峰值溫度到冰點。
該區(qū)域為液相區(qū),過慢的冷卻速度相當于延長了液相線以上的時間,不僅會使IMC迅速增厚,而且不利于焊點微觀結構的形成,對焊點質量有很大影響。例如,無鉛Sn-Ag-Cu材料與浸漬Sn或Cu/OSP涂層的PCB焊盤焊接時,較慢的冷卻速度會增加Ag3sn和Cu6Sn5的生成;Sn-Ag-Cu釬料和ENIG焊盤能促進NiSn4的生成。較快的冷卻速度有利于降低IMC的形成速率。
在凝固點附近(220℃~200℃之間)快速冷卻有利于減小非共晶無鉛焊料凝固過程中的塑性時間范圍。如Sn-Ag-Cu釬料的熔點在20℃~216℃之間,塑性時間范圍短?焖倮鋮s凝固有利于形成細小的結晶顆粒和最致密的組織,有利于提高SMT焊點的強度?s短PCB組裝板在高溫下的時間也有利于減少對熱元件的損傷。
有的研究在各種冷卻坡度上做了一系列工藝實驗,其中一個是這樣的;將一個特定的組裝板分成兩組,用兩種不同的冷卻速度進行回流焊接。這兩組前兩個溫區(qū)的升溫速率和預熱時間完全相同,只是在液相區(qū)采用了兩種完全不同的降溫速率,第一組采用慢速降溫,第二組采用快速降溫,然后進行對比。
從表中可以看出,在液體phase區(qū),快速冷卻可以縮短液相時間,減小PCB表面最大和最小組分之間的溫差(T),抑制IMC的生長速度。
對液體區(qū)快速冷卻可以減少PCB表面最大和最小元件的理論進行了解釋:在快速冷卻的情況下,熱能分散到爐子中,但很少留在組裝板中,使組裝板快速冷卻,同時不存在內部熱能線留在板內的現(xiàn)象。對于慢速冷卻,裝配板內的殘余熱能會釋放到環(huán)境中,而與快速冷卻相比,裝配板和看似冷卻的部件會在一段時間內繼續(xù)保持高溫。雖然兩條曲線之間的T只剩下1℃,但對pcb assembly的無鉛工藝窗口也有一定的影響。
此外,還需要注意的是,快速冷卻會增加焊點內應力,可能造成SMT貼片焊點裂紋和組件裂紋。由于各種材料(不同焊料、PCB材料、Cu、Ni、Fe-Ni合金)在焊接過程中的熱膨脹系數(shù)(CTE)或熱性能變化很大,如Sn-Ag-Cu的CTE為15.5~17.1×10的負六次方/℃,Sn-Pb的CTE為21ppm/℃,陶瓷的CTE為5ppm/℃,PCB材料FR-4水平方向的CTE為11~15*10的負六次方/℃,垂直方向的CTE為60~80ppm/℃,環(huán)氧樹脂的CTE也為60~80ppm/℃。因此,在焊點凝固時,由于相關材料開裂,PCB金屬化孔鍍斷裂等焊接缺陷。Sn-Ag-Cu合金從峰值溫度到凝固點(245~217℃)的冷卻速度一般控制在-2~-6℃/s。
(2)從接近低于焊料合金的凝固點(冰點)到100℃。
從焊料合金焊線(Sn-Ag-Cu合金的凝固點為216℃)到100℃的時間過長,一方面會增加IMC的厚度,另一方面對于一些低熔點金屬元素的界面(如焊料端有Bi涂層的無鉛組件),可能會因枝晶的形成而發(fā)生偏析,容易導致焊點剝離缺陷。為避免枝晶的形成,應加速冷卻,216~100℃的冷卻速度一般控制在-2~-4℃/s。
(3)回流焊爐出口100℃。
主要考慮保護操作人員,一般要求出口溫度低于60℃。不同的烤箱有不同的出口溫度。裝備冷卻速率高、冷卻面積長的nt出口溫度較低。此外,理論界認為在無鉛焊點時效過程中,IMC的厚度會增加。因此,從100℃到回流焊爐出口,時間過長,IMC的厚度會略有增加。
總之,冷卻速度對pcbassembly焊接的質量有著重要的影響。由于焊點內部微觀結構以及焊點、組件和印制板中存在的缺陷,無法從外觀檢測中檢測出來。這樣就會影響電子產品的長期可靠性。因此,控制冷卻是非常重要的;特別是非晶態(tài)無鉛釬料,應嚴格控制冷卻速度。這就是百千成電子談談pcb assembly焊接冷卻工藝分析的全部內容,感謝閱讀。