有時基本的改善 就可以影響整個品質喔 關於焊錫作業的微量濕氣建議

上一篇這 電子產業中攸關產品品質很重要的一個關鍵 微量濕氣以及033規範資料 我提到了IPC這個組織和他提到的重要幾個規範(不清楚的請先參考那篇文章了~),當然電子業生產製造的各環節都很重要,但記得那句名言『魔鬼都出現在細節』這句話嗎?有時一些作業、流程小地方的部份,卻可能是極為重要的關鍵點喔~
這次~ 我就想來簡單的聊聊關於『焊錫』這個『小地方』,我這電子產業的門外漢,如果有錯誤的地方還請各位臥虎藏龍的高手多多指教了~

針對『回流焊』(又稱再流焊)這個部分的『微量濕氣』會引起些什麼樣的問題呢?
以下做些簡單的說明與整理:

首先、『微量濕氣』在整個作業流程中如果從貼片至回流焊的時間過長,因焊膏中焊料粒子的氧化,焊劑變質、活性降低,會導致焊膏不回流,産生錫珠。
解決方法一個是選用工作壽命長一些的焊膏,減輕這部分影響之外,另外則是使用防潮櫃、乾燥櫃低濕度的保管保存方式,降低錫膏的微量含水量,減少氧化的關鍵因素『微量濕氣』這部份。

其他由於『微量濕氣』的『問題』還有幾個需要留意的地方:

『立碑』問題(曼哈頓現象tomb stone)

曼哈頓現象』是由於回流焊過程中元件兩端焊盤上錫膏的表面張力不平衡所致,元件的一端焊接在焊盤上,而另一端則翹立,這種現象就稱爲曼哈頓現象。

如何避免豎碑現象的發生:
1、 焊盤、元件表面『無氧化』。
2、 焊盤設計一致,焊盤上面無過孔。
3、 貼片時儘量保證貼裝精度在90%以上。
4、 回流焊爐在焊接時一定要先試驗,找到合適的溫度曲線工藝後再大批量焊接。

『枕頭效應』(Head-in-Pillow),也可以叫做『枕頭現象』。

枕頭效應』主要是在BGA元件的回流過程中,由於元件或是電路板的板蹺(warping), 使BGA錫球和錫膏分開了,然後各自的表面層被氧化(oxidized), 當再接觸時,就形成『枕頭形狀的焊接』,而不是完整的良好焊接了。

枕頭效應也有可能是由於被汙染了錫球的BGA, 或是因爲無鉛的較高爐溫曲綫而使BGA錫球過早氧化,以及其他各種原因的綜合而引起的現象。

建議的解決辦法有:
1、使用可靠性高的焊接材料。
2、做到精確良好的印刷錫膏過程。
3、確保BGA錫球不會被汙染或是過早被『氧化』

焊接後印制板『阻焊膜起泡』

阻焊膜』是塗覆在印製板表面的永久性保護層,防止焊接元器件時導線和焊盤間發生短路、橋接。因此,阻焊膜品質的好壞不僅影響印製板的外觀,而且會影響印製板的使用壽命。印制板組件在焊接後,會在個別焊點周圍出現淺綠的氣泡,嚴重時還會出現指甲蓋大小的泡狀物,不僅影響外觀質量,嚴重時還會影響性能,是焊接工藝中經常出現的問題之一。

阻焊膜起泡』的根本原因,在于阻焊膜與陽基材之間存在『氣體、水蒸氣』。『微量的氣體、水蒸氣』會夾帶到不同的工藝過程,當遇到高溫時,氣體膨脹導致阻焊膜與陽基材的分層。

現在加工過程經常需要清洗,幹燥後再做下道工序,如腐刻後,應幹燥後再貼阻焊膜,此時若乾燥溫度不夠就會夾帶水汽進入下到工序。

PCB加工前存放環境不好,濕度過高」,「焊接時又沒有即時乾燥處理」;在波峰焊工藝中,經常使用含水的阻焊劑,若PCB預熱溫度不夠,助焊劑中的水汽就會沿通孔的孔壁進入到PCB基板的內部,焊盤周圍首先進入水汽,遇到焊接高溫後這些情況都會産生氣泡。

IC引腳焊接後引腳開路/虛焊

IC引腳焊接後出現部分引腳虛焊,是常見的焊接缺陷,産生的原因很多,主要原因:
一是共面性差,特別是QFP器件。由于保管不當,造成引腳變形,有時不易被發現(部分貼片機沒有共面性的功能)。因此應注意器件的保管,不要隨便拿取元件或打開包裝。
二是引腳可焊性不好。『IC存放時間長,引腳發黃』,可焊性不好也會引起虛焊,生産中應檢查元器件的可焊性,特別注意存放期不應過長,保管時應『不受高溫、高濕,不隨便打開包裝袋』。
三是錫膏質量差,金屬含量低,可焊性差,通常用于QFP器件的焊接用錫膏金屬含量應不低于90%。
四是預熱溫度過高,易引起IC引腳氧化,使可焊性變差。
五是模板窗口尺寸小,以致錫膏量不夠。通常在模板制造後應仔細檢查模板窗口尺寸,不應太大也不應太小,並且注意與PCB焊盤尺寸相配套。

以上資料除了查看滿多品質改善的討論區之外,這邊特別推薦一家公司網站  Indium公司商用高纯度铟、铟化学制剂、标准和特殊的焊料以及特殊金属的制造商。   特別是他的 Indium公司 中国电子制造加工博客 Blog 網站 這位Anny Zhang张睿 小姐不只非常專業,並且分享了非常多的與焊錫有關的專業資訊,我從上面了解了好多有趣的資料,她提到一段話我覺得非常的認同,這邊引用過來和大家分享一下:『我們的手機越來越小,iPhone越來越薄,laptop也是越做越輕巧,還有數碼相機,iPod, GPS等消費電子産品;這些都是電子産品的微型化(miniaturization)。在這些産品的內部,元器件也是越來越濃縮。….』

現今這些在『精密接點』上越來越小、越來越複雜,這些都是電子産品的微型化。在這些産品的內部,各元件也是越來越濃縮,將它貼裝到電路板上的所用的焊接材料,在電子行業的所有焊接材料中,焊錫膏(solder paste)是其中重要的一種,焊錫膏一般有兩大部分組成,金屬粉和助焊劑。像揉麵團一樣揉在一起,就是錫膏了。

其中金屬粉根據粉球球徑的範圍,球徑需求也越來越小,從一般BGA使用的0.76mm到現在更精密的更小的球徑,這些用在微細間距(fine pitch)印刷的焊錫膏已經不是只用一般普通存放方式,『必須』使用更低濕度的防潮乾燥箱才能夠達到需要保管保存的要求了。

還有所謂 PoP (package on package,疊層封裝) 技術說明請查看這個網站

真的不能不好好正視這部份的情況了!

另外呢~ 推薦一篇論文 國立台灣科技大學 化學工程系 研究生: 黃孟槺 的博士倫文 『無鉛焊接之可靠度研究』 請透過全國碩博士論文網站,有電子版可以下載觀看,裡面提到不少有用的資料,並且對焊錫相關材料有很好的資訊整理,當然~ 有些滿深的實驗相關資料我就只能看看『感覺』而已,但我想對於這個行業的朋友一定會有滿好的幫助的,推薦對於焊錫想深入了解的朋友可以找來看看了~

很粗淺的簡單聊了一些『小東西』,希望能把乾燥、除濕、脫濕等技術運用在哪些方面做些介紹,能激發出電子業的先進們一些想法,而收藏家工業級的相關乾燥、脫濕設備的確能在這個部分提供很專業的服務,有機會的話,和我們聯絡看看吧~

這邊再把幾個收藏家的網頁整理給有需要的朋友參考了:
收藏家 官方網站 說明技術資料頁面
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關於電子產業,收藏家的工程技術單位有滿多專業性資料,可以有效協助不管是製造生產單位、生產管理單位、QA檢測品管單位或是倉管保存保管單位都有詳細說明的資訊,這部份的資料就需要您透過官方網站的聯絡資料,跟公司索取了,相信絕對是很有幫助的,請記得多多利用了。


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吳 天元

溫厝的543大家長,平常沒時就愛碎碎唸,標準的阿宅。 平時就愛看電影、研究網路行銷,有時間當然也愛陪伴著家人! 總希望世界和平之外,更希望能看看外星人到底長啥模樣了!

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