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回流焊技术的工艺要点和技术整合考虑(四)-波峰焊助焊剂合明科技

发布日期:2019-06-13 发布者:合明科技Unibright 浏览次数:1581

回流焊技术的工艺要点和技术整合考虑(四)-波峰焊助焊剂合明科技

文章关键词导读:回流焊 、焊接、助焊剂、水基清洗剂

合明科技专注精密电子清洗技术20多年,是SMT贴装/DIP封装,功率半导体器件及芯片封装精密清洗工艺技术方案、产品、清洗设备提供商。精密电子清洗除焊后助焊剂、锡膏、焊膏、球焊膏、焊锡膏、锡渣等残留物。水基系列产品,精细化对应涵盖从半导体封测到PCBA组件终端,包括有水基和半水基清洗剂,碱性和中性的水基清洗剂等。具体表现在,在同等的清洗力的情况下,合明科技的兼容性较佳. 先进封装包括倒装芯片、WLCSP晶圆级芯片封装、3D IC集成电路封装、SiP系统级封装、细间距封装等等。

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一、设备要求

好的回流炉子是确保良好工艺的重要部分。尤其是从事加工服务类的企业(CM或EMS行业),因为缺乏对设计方面的控制力,工艺补偿和调整能力便成为成功的关键了。这除了需要掌握类似本文中的工艺知识外,对设备性能的依赖也就越重。怎么样才算是好的回流焊接设备?我们可以从以下特性进行评估:

1.加热效率;

2.热量稳定性(包括温度和风速、风量);

3.热容量;

4.回温速度;

5.气流渗透能力;

6.气流覆盖面和均匀性;

7.风速和风量的可调性和可控性;

8.温区间隔绝程度;

9.温区的数目;

10. 加热区的长度;

11. 冷却的可调控性;

12. 对排风的要求。

从以上的特性中我们不难看到,超出一半的特性是不存在设备的技术指标书中的。而这就是为什么选择一台焊接炉子,是绝对不可能从纸面上的讨论和评估得到保障的。唯一的方法就是对实物进行测试(注十二)。

SMT封装焊后清洗剂,合明科技,助焊剂锡膏清洗剂,水基清洗剂,碱性水基清洗剂,中性水基清洗剂.jpg

二、技术整合

最后我想再强调一个理念。任何工艺,如果要做得最好,就必须考虑到技术整合。这整合包括了设计(DFM)、设备、工艺、材料。,也包括了技术(如何焊接等等)和做法(质量管制方法等等)及管理(如何建立有效的流程和知识队伍等等)上的整合。和锡膏印刷或贴片等工艺一样,回流焊接也是个系统,一个不如我们许多人想象中那么简单的系统。我在本文较早时候提到工艺故障和回流温度曲线各工序间的关系。读者该紧记的一点,是这些故障并非都由焊接工艺所引起。SMT故障都是综合性的。以下我举个例子说明。

在处理J型引脚(例如PLCC和SOJ封装)的组装工艺时,如果出现少锡虚焊故障,并不意味就是个焊接问题。首先我们必须了解J型引脚的特点。J型引脚的结构是上方呈直立,到下方往器件的内部弯(接近半圆,底部和焊盘接触部分稍平)。这种结构在焊接时有几个特点:

1.不容易浮游;

2.直立部分容易吸锡(往上爬升);

3.底部往内弯所形成的夹角有助于焊点的形成(留锡);

4.质量的重点在于器件内部(封装本体下)的填充(fillet)

了解以上特点后,我们就可以知道如何处理整个焊接工艺了。首先在设计(DFM )上我们必须注意:

助焊剂锡膏焊锡膏清洗剂,水基清洗剂,合明科技,.jpg

1.锡膏量不能够太多,适量的锡膏会在熔化时被引脚的夹角‘留’住。太多的锡膏容易助长引脚直立面往上‘拉’锡,而造成少锡问题。

2.由于不容易浮游,即使在器件轻的情况下,引脚材料的选择可以采用60Sn40以外润湿性较差的材料。这有助于防止吸锡现象和增加贴片的光学识别质量和稳定性。

3.焊盘内侧可以稍长,两侧稍窄,外侧稍短。这保证焊点的质量,同时防止吸锡问题。

4.所有焊盘引脚必须加入‘热阻’设计,避免造成‘冷’焊盘;

5.器件周边避免有高的器件以及距离太近;

6.锡膏印刷钢网开口偏内;

7.Ni/Au焊盘镀层为优选。如果因成本采用HASL保护层,裸板交货期短,保持‘新鲜’。(如果钢网稍厚,上述6项中的钢网开口形状最好做微调整)

在工艺上,我们要求:

1.有较高恒温温度容忍性的锡膏;

2.恒温温度设置尽量接近最高点;

3.峰值温度设置尽量接近最低点;

4.采用上冷下热的设置;

5.考虑较缓慢的冷却(补偿3带来的影响)。

为了能够支持以上的工艺要求,在设备(回流炉)上我们要求:

1.良好的加热效率;

2.良好的气流渗透(气旋)能力;

3.风量/风速可调控;

以上的设计、材料、工艺和设备综合考虑,就是‘技术整合’。读者可以看到各方面都有本身的功能和责任,只有这样处理,我们才能有把握做到‘零缺陷’。

电子元器件焊后清洗剂,合明科技,QQ截图20190903130607.jpg

备注

注一:SMT工艺并不只是锡膏印刷-贴片-焊接这么简单的数步。我们必须把它更进一步的细分。例如锡膏印刷工艺实际上是包括了定位、填充、刮平、脱模四个基本步骤。而实际上,当我们研究工艺和设备参数关系时,这四个步骤的分法还嫌粗略。所以,要很好的掌握SMT技术,就必须意识到它具有‘大量工序’特性

注二:IMC一般较为脆弱,所以必须控制其厚度以免造成过度的寿命损害。焊点在液态的情况下IMC的形成十分迅速。我们因此必须限制加热的量(即温度和时间)。

注三:锡膏印刷工艺中的‘起跑距离’、‘刮刀上升’、‘锡膏搅拌’、‘锡膏添加量’、‘锡膏回收管理’和‘锡膏使用时间’上出现问题时,可能给锡膏混入潮气和空气,造成焊接时的溅锡锡球问题。

注四:一个5温区的炉子,三级别DOE做法需要超过一百块PCBA的测试。时间长,材料多而效果又不可能优化。正常的工艺调制只需要一块板,6至8次过炉变可以达到优化程度。

注五:‘傻瓜机’一词首出现于摄影机市场。是产品设计人员为了照顾到认识不深、能力不强的用户而做出的设计理念。牺牲性能或质量以换取可操作性。在SMT技术领域中,由于技术偏于复杂,往往也出现‘傻瓜机’做法。供应商经常将一套条件不同,未经过科学认证的‘经验值’提供给用户。有时反给用户造成使用上的问题。

注六:上温区对PCBA上焊点的加热主要以对流为主,下温区则必须依赖对流+传导(基板)。对于双面回流而言,次面的焊接对传导依赖程度又少于底面无器件的首面回流或单面回流工艺。

注七:‘焊接性’不同于‘可焊性’。‘焊接性’评估包括焊点形成能力(工艺种类适应性)、热传导特性、焊接时的浮游情况、熔锡的流动情况、材料润湿性、材料溶解性等等多方面的内容。

注八:SMT设备大多不容易通过纸面的指标判断实际能力。尤其是流炉子。许多重要的特性参数,例如加热效率、对流能力、负荷能力、回温能力等等,都缺乏技术指标和量化方法。只有通过实际测试比较才能确保有效益的采购。

注九:良好管理的企业必须要有本身认证过的工艺标准和初始参数值。初始参数确保一致的调整起点和加快调整的时间(许多时候初始参数已经是最终参数设置了)。工艺规范是提供合格和不合格的依据。准确的规范能够防止绝大多数的问题的产生,并提供良好的稳定性。

注十:工艺管理流程中,完整的管理必须包括:工艺开发、工艺设计、工艺试制、工艺设置、工艺调制、工艺管制。不同的工作有不同的技术和技能要求。

注十一:用户在‘价值’和‘价格’上仍然存在混淆。一个监控系统价格约炉子的25%,用户觉得难以接受。这是‘价格’观。一个不好而又未意识到的工艺,带给制造商的潜在成本又是多少呢?很多时候是焊接成本的数十倍以上!

注十二:测试炉子应该使用特别设计的PCBA。虽然有时候实际产品的测试可以看出差别,但由于产品本身的设计未必针对炉子的特性来制定高挑战度的条件,对于一些炉子特性可能不敏感。这造成测试结果不容易判断炉子间的差别。例如采用一块裸板和热耦并不能够测试出炉子的气流渗透能力。如果这么做,测试中的炉子能力几乎都相同或十分接近。

回流焊技术的工艺要点和技术整合考虑(四)-波峰焊助焊剂文章来源:中国SMT在线

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针对电子制程精密焊后清洗的不同要求,合明科技在水基清洗方面有比较丰富的经验,对于有着低表面张力、低离子残留、配合不同清洗工艺使用的情况,自主开发了较为完整的水基系列产品,精细化对应涵盖从半导体封测到PCBA组件终端,包括有水基和半水基清洗剂,碱性和中性的水基清洗剂等。具体表现在,在同等的清洗力的情况下,合明科技的兼容性较佳,兼容的材料更为广泛;在同等的兼容性下,合明科技的清洗剂清洗的锡膏种类更多(测试过的锡膏品种有ALPHA、SMIC、INDIUM、SUPER-FLEX、URA、TONGFANG、JISSYU、HANDA、OFT、WTO等品牌;测试过的焊料合金包括SAC305、SAC307、6337、925等不同成分),清洗速度更快,离子残留低、干净度更好。

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【阅读提示】

以上为本公司一些经验的累积,因工艺问题内容广泛,没有面面俱到,只对常见问题作分析,随着电子产业的不断更新换代,新的工艺问题也不断出现,本公司自成立以来不断的追求产品的创新,做到与时俱进,熟悉各种生产复杂工艺,能为各种客户提供全方位的工艺、设备、材料的清洗解决方案支持。

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