錫膏使用常見工藝問題及分析（下）

焊接角焊接抬起

焊接角縫抬起指在波峰焊接后引線和焊接角焊縫從具有細(xì)微電路間距的四芯線組扁平集成電路（QFP）的焊點(diǎn)上完全抬起來，特別是在元件棱角附近的地方，一個(gè)可能的原因是在波峰焊前抽樣檢測時(shí)加在引線上的機(jī)械應(yīng)力，或者是在處理電路板時(shí)掃受到的機(jī)械損壞。在波峰焊前抽樣檢測時(shí),用一個(gè)鑷子劃過QFP元件的引線,以確定是否所有的引線在軟溶烘烤時(shí)都焊上了;其結(jié)果是產(chǎn)生了沒有對準(zhǔn)的焊趾,這可在從上向下觀察看到,如果板的下面加熱在焊接區(qū)/角焊縫的間界面上引起了部分二次軟熔,那么,從電路板抬起引線和角焊縫能夠減輕內(nèi)在的應(yīng)力,防止這個(gè)問題的一個(gè)辦法是在波峰焊之后(而不是在波峰焊之前)進(jìn)行抽樣檢查。

豎碑（Tombstoning)

豎碑（Tombstoning）是指無引線元件（如片式電容器或電阻）的一端離開了襯底，甚至整個(gè)元件都支在它的一端上。

Tombstoning也稱為Manhattan效應(yīng)、Drawbridging效應(yīng)或Stonehenge效應(yīng)，它是由軟熔元件兩端不均勻潤滑而引起的；因此，熔融焊料的不夠均衡的表面張力拉力就施加在元件的兩端上，隨著SMT小型化的進(jìn)展，電子元件對這個(gè)問題也變得越來越敏感。

此種狀況形成的原因：

1、加熱不均勻；

2、元件問題：外形差異、重量太輕、可焊性差異；

3、基板材料導(dǎo)熱性差，基板的厚度均勻性差；

4、焊盤的熱容量差異較大，焊盤的可焊性差異較大；

5、錫膏中助焊劑的均勻性差或活性差，兩個(gè)焊盤上的錫膏厚度差異較大，錫膏太厚，印刷精度差，錯(cuò)位嚴(yán)重；

6、預(yù)熱溫度太低；

7、帖裝精度差，元件偏移嚴(yán)重。

Ball Grid Array(BGA)成球不良

BGA成球常遇到諸如未焊滿，焊球不對準(zhǔn)，焊球漏失以及焊料量不足等缺陷，這通常是由于軟熔時(shí)對球體的固定力不足或自定力不足而引起。固定力不足可能是由低粘稠，高阻擋厚度或高放氣速度造成的；而自定力不足一般由焊劑活性較弱或焊料量過低而引起。

BGA成球作用可通過單獨(dú)使用焊膏或者將焊料球與焊膏以及焊料球與焊劑一起使用來實(shí)現(xiàn)；正確的可行方法是將整體預(yù)成形與焊劑或焊膏一起使用。最通用的方法看來是將焊料球與焊膏一起使用，利用錫62或63球焊的成球工藝產(chǎn)生了極好的效果。在使用焊劑來進(jìn)行錫62或錫63球焊的情況下，缺陷率隨著焊劑粘度，溶劑的揮發(fā)性和間距尺寸的下降而增加，同時(shí)也隨著焊劑的熔敷厚度，焊劑的活性以及焊點(diǎn)直徑的增加而增加，在用焊膏來進(jìn)行高溫熔化的球焊系統(tǒng)中，沒有觀察到有焊球漏失現(xiàn)象出現(xiàn)，并且其對準(zhǔn)確度隨焊膏熔敷厚度與溶劑揮發(fā)性，焊劑的活性，焊點(diǎn)的尺寸與可焊性以及金屬負(fù)載的增加而增加，在使用錫63焊膏時(shí)，焊膏的粘度，間距與軟熔截面對高熔化溫度下的成球率幾乎沒有影響。在要求采用常規(guī)的印刷釋放工藝的情況下，易于釋放的焊膏對焊膏的單獨(dú)成球是至關(guān)重要的。整體預(yù)成形的成球工藝也是很的發(fā)展前途的。減少焊料鏈接的厚度與寬度對提高成球的成功率也是相當(dāng)重要的。

形成孔隙

形成孔隙通常是一個(gè)與焊接接頭的相關(guān)的問題。尤其是應(yīng)用SMT加工過程來軟熔焊膏的時(shí)候，在采用無引線陶瓷芯片的情況下，絕大部分的大孔隙（>0.0005英寸/0.01毫米）是處于LCCC焊點(diǎn)和印刷電路板焊點(diǎn)之間,與此同時(shí),在LCCC城堡狀物附近的角焊縫中,僅有很少量的小孔隙，孔隙的存在會(huì)影響焊接接頭的機(jī)械性能，并會(huì)損害接頭的強(qiáng)度，延展性和疲勞壽命，這是因?yàn)榭紫兜纳L會(huì)聚結(jié)成可延伸的裂紋并導(dǎo)致疲勞，孔隙也會(huì)使焊料的應(yīng)力和協(xié)變增加，這也是引起損壞的原因。此外，焊料在凝固時(shí)會(huì)發(fā)生收縮，焊接電鍍通孔時(shí)的分層排氣以及夾帶焊劑等也是造成孔隙的原因。

在焊接過程中，形成孔隙的械制是比較復(fù)雜的，一般而言，孔隙是由軟熔時(shí)夾層狀結(jié)構(gòu)中的焊料中夾帶的焊劑排氣而造成的孔隙的形成主要由金屬化區(qū)的可焊性決定，并隨著焊劑活性的降低，粉末的金屬負(fù)荷的增加以及引線接頭下的覆蓋區(qū)的增加而變化，減少焊料顆粒的尺寸僅能稍許增加孔隙。此外，孔隙的形成也與焊料粉的聚結(jié)和消除固定金屬氧化物之間的時(shí)間分配有關(guān)。焊膏聚結(jié)越早，形成的孔隙也越多。通常，大孔隙的比例隨總孔隙量的增加而增加，與總孔隙量的分析結(jié)果所示的情況相比，那些有啟發(fā)性的引起孔隙形成因素將對焊接接頭的可靠性產(chǎn)生更大的影響。

控制孔隙形成的方法包括：

1、改進(jìn)元件/衫底的可焊性；

2、采用具有較高助焊活性的焊劑；

3、減少焊料粉狀氧化物；

4、采用惰性加熱氛；

5、減緩軟熔前的預(yù)熱過程。

        與上述情況相比，在BGA裝配中孔隙的形成遵照一個(gè)略有不同的模式一般說來，在采用錫63焊料塊的BGA裝配中孔隙主要是在板級裝配階段生成的，在預(yù)鍍錫的印刷電路板上，BGA接頭的孔隙量隨溶劑的揮發(fā)性，金屬成分和軟熔溫度的升高而增加，同時(shí)也隨粉粒尺寸的減少而增加；這可由決定焊劑排出速度的粘度來加以解釋，按照這個(gè)模型，在軟熔溫度下有較高粘度的助焊劑介質(zhì)會(huì)妨礙焊劑從熔融焊料中排出，因此，增加夾帶焊劑的數(shù)量會(huì)增大放氣的可能性，從而導(dǎo)致在BGA裝配中有較大的孔隙度，在不考慮固定的金屬化區(qū)的可焊性的情況下，焊劑的活性和軟熔氣氛對孔隙生成的影響似乎可以忽略不計(jì)，大孔隙的比例會(huì)隨總孔隙量的增加而增加，這就表明，與總孔隙量分析結(jié)果所示的情況相比，在BGA中引起孔隙生成的因素對焊接接頭的可靠性有更大的影響，這一點(diǎn)與在SMT工藝中空隙生成的情況相似。

總結(jié)

焊膏的回流焊接是SMT裝配工藝中的主要的板極互連方法，影響回流焊接的主要問題包括：底面元件的固定、未焊滿、斷續(xù)潤濕、低殘留物、間隙、焊料成球、焊料結(jié)珠、焊接角焊縫抬起、TombstoningBGA成球不良、形成孔隙等，問題還不僅限于此，在本文中未提及的問題還有浸析作用，金屬間化物，不潤濕，歪扭，無鉛焊接等，只有解決了這些問題，回流焊接作為一個(gè)重要的SMT裝配方法，才能在超細(xì)微間距的時(shí)代繼續(xù)成功地保留下去。