Lutowanie zwrotne - rozwiązanie problemów związanych z sztabkami, pionowymi arkuszami, mostami, odsysaniem i pęcherzami folii spawalniczej

Spawanie reflow dzieli się na główne wady, wady wtórne i wady powierzchniowe. Każda wada, która uniemożliwia działanie SMA, nazywana jest wadą główną; Wady wtórne odnoszą się do dobrej zwilżalności między połączeniami lutowniczymi, nie powodują utraty funkcji SMA, ale mogą mieć wpływ na żywotność produktu; Wady powierzchniowe to te, które nie wpływają na funkcję i żywotność produktu. Wpływa na to wiele parametrów, takich jak pasta lutownicza, dokładność nakładania i proces spawania. W naszych badaniach i produkcji procesów SMT wiemy, że rozsądna technologia montażu powierzchniowego odgrywa zasadniczą rolę w kontrolowaniu i poprawie jakości produktów SMT.

Kulka cyny (lub kulka lutownicza), która pojawia się w lutowaniu reflow, jest często ukryta między bokiem lub drobnymi pinami między dwoma końcami prostokątnego elementu chipowego. W procesie łączenia komponentów pasta lutownicza umieszczana jest między pinem elementu chipowego a padem. Gdy płytka drukowana przechodzi przez piec reflow, pasta lutownicza topi się w ciecz. Jeśli cząsteczki ciekłego lutowia nie są dobrze zwilżone z padem i pinem urządzenia itp., cząsteczki ciekłego lutowia nie mogą zostać zagregowane w połączenie lutowane. Część ciekłego lutowia wypłynie ze spoiny i utworzy kulki cyny. Dlatego słaba zwilżalność lutowia z padem i pinem urządzenia jest główną przyczyną powstawania kulek cyny. Pasta lutownicza w procesie drukowania, ze względu na przesunięcie między szablonem a padem, jeśli przesunięcie jest zbyt duże, spowoduje wypłynięcie pasty lutowniczej na zewnątrz pada i łatwo pojawią się kulki cyny po podgrzaniu. Nacisk osi Z w procesie montażu jest ważnym powodem powstawania kulek cyny, na który często nie zwraca się uwagi. Niektóre maszyny mocujące są pozycjonowane zgodnie z grubością komponentu, ponieważ głowica osi Z jest zlokalizowana zgodnie z grubością komponentu, co spowoduje, że komponent zostanie przymocowany do PCB, a pączek cyny zostanie wytłoczony na zewnątrz krążka spawalniczego. W takim przypadku rozmiar wytworzonej kulki cyny jest nieco większy, a wytwarzaniu kulki cyny można zwykle zapobiec, po prostu ponownie regulując wysokość osi Z.

Istnieje wiele przyczyn słabej zwilżalności lutowia, poniżej główna analiza i związane z procesem przyczyny i rozwiązania:

1. Niewłaściwe ustawienie krzywej temperatury reflow. Reflow pasty lutowniczej jest związane z temperaturą i czasem, a jeśli nie zostanie osiągnięta wystarczająca temperatura lub czas, pasta lutownicza nie ulegnie reflow. Temperatura w strefie podgrzewania wstępnego wzrasta zbyt szybko, a czas jest zbyt krótki, więc woda i rozpuszczalnik wewnątrz pasty lutowniczej nie są całkowicie odparowane, a po osiągnięciu strefy temperatury reflow woda i rozpuszczalnik wyprowadzają kulki cyny. Praktyka dowiodła, że idealnie jest kontrolować tempo wzrostu temperatury w strefie podgrzewania wstępnego na poziomie 1 ~ 4℃/S.
2. Jeśli kulki cyny zawsze pojawiają się w tym samym miejscu, konieczne jest sprawdzenie konstrukcji metalowego szablonu. Dokładność korozji rozmiaru otworu szablonu nie może spełniać wymagań, rozmiar pada jest zbyt duży, a materiał powierzchni jest miękki (np. szablon miedziany), co spowoduje, że zewnętrzny zarys nadrukowanej pasty lutowniczej będzie niewyraźny i połączony ze sobą, co występuje głównie w drukowaniu padów urządzeń o małym skoku i nieuchronnie spowoduje dużą liczbę kulek cyny między pinami po reflow. Dlatego należy wybrać odpowiednie materiały szablonu i proces tworzenia szablonu zgodnie z różnymi kształtami i odległościami między środkami grafiki padów, aby zapewnić jakość drukowania pasty lutowniczej.
3. Jeśli czas od nałożenia do lutowania reflow jest zbyt długi, utlenianie cząstek lutowia w paście lutowniczej spowoduje, że pasta lutownicza nie ulegnie reflow i wytworzy kulki cyny. Wybór pasty lutowniczej o dłuższej żywotności (zazwyczaj co najmniej 4H) złagodzi ten efekt.
4. Ponadto, źle wydrukowana płytka drukowana pastą lutowniczą nie jest wystarczająco oczyszczona, co spowoduje, że pasta lutownicza pozostanie na powierzchni płytki drukowanej i przez powietrze. Odkształć nadrukowaną pastę lutowniczą podczas mocowania komponentów przed lutowaniem reflow. Są to również przyczyny powstawania kulek cyny. Dlatego należy przyspieszyć odpowiedzialność operatorów i techników w procesie produkcyjnym, ściśle przestrzegać wymagań procesowych i procedur operacyjnych dla produkcji oraz wzmocnić kontrolę jakości procesu.

Główną przyczyną tego zjawiska jest to, że dwa końce komponentu nie są podgrzewane równomiernie, a pasta lutownicza topi się kolejno. Nierównomierne ogrzewanie na obu końcach komponentu będzie spowodowane w następujących okolicznościach:

1. Kierunek rozmieszczenia komponentów nie jest prawidłowo zaprojektowany. Wyobrażamy sobie, że istnieje linia graniczna reflow w poprzek szerokości pieca reflow, która stopi się, gdy tylko pasta lutownicza przez nią przejdzie. Jeden koniec prostokątnego elementu chipowego przechodzi przez linię graniczną reflow jako pierwszy, a pasta lutownicza topi się jako pierwsza, a metalowa powierzchnia końca elementu chipowego ma napięcie powierzchniowe cieczy. Drugi koniec nie osiąga temperatury fazy ciekłej 183 ° C, pasta lutownicza nie jest stopiona, a tylko siła wiązania topnika jest znacznie mniejsza niż napięcie powierzchniowe lutowia reflow, tak że koniec nietopionego elementu jest pionowy. Dlatego oba końce komponentu powinny być utrzymywane tak, aby wchodziły w linię graniczną reflow w tym samym czasie, tak aby pasta lutownicza na dwóch końcach pada stopiła się w tym samym czasie, tworząc zrównoważone napięcie powierzchniowe cieczy i utrzymując pozycję komponentu niezmienioną.
2. Niewystarczające podgrzewanie wstępne komponentów obwodów drukowanych podczas spawania w fazie gazowej. Faza gazowa to wykorzystanie kondensacji pary cieczy obojętnej na pinie komponentu i padzie PCB, uwalnianie ciepła i topienie pasty lutowniczej. Spawanie w fazie gazowej dzieli się na strefę równowagi i strefę pary, a temperatura spawania w nasyconej strefie pary wynosi aż 217 ° C. W procesie produkcyjnym stwierdziliśmy, że jeśli komponent spawalniczy nie jest wystarczająco podgrzany wstępnie, a zmiana temperatury powyżej 100 ° C, siła gazyfikacji spawania w fazie gazowej łatwo unosi komponent chipowy o rozmiarze obudowy mniejszym niż 1206, co skutkuje zjawiskiem pionowej blachy. Poprzez podgrzanie wstępne spawanego komponentu w skrzynce wysokiej i niskiej temperatury w temperaturze 145 ~ 150℃ przez około 1 ~ 2 minuty, a następnie powolne wejście do nasyconego obszaru pary w celu spawania, zjawisko stania blachy zostało wyeliminowane.
3. Wpływ jakości projektu pada. Jeśli para padów elementu chipowego ma inny lub niesymetryczny rozmiar, spowoduje to również, że ilość nadrukowanej pasty lutowniczej będzie niespójna, mały pad szybko reaguje na temperaturę, a pasta lutownicza na nim łatwo się topi, duży pad jest odwrotny, więc gdy pasta lutownicza na małym padzie się stopi, komponent jest prostowany pod wpływem napięcia powierzchniowego lutowia. Szerokość lub szczelina pada jest zbyt duża, a zjawisko stania blachy może również wystąpić. Projekt pada w ścisłej zgodności ze standardową specyfikacją jest warunkiem wstępnym rozwiązania wady.

Mostkowanie jest również jedną z powszechnych wad w produkcji SMT, które mogą powodować zwarcia między komponentami i muszą być naprawione, gdy napotkamy mostek.

1. Problem z jakością pasty lutowniczej polega na tym, że zawartość metalu w paście lutowniczej jest wysoka, szczególnie po zbyt długim czasie drukowania, zawartość metalu łatwo wzrasta; Lepkość pasty lutowniczej jest niska i wypływa z pada po podgrzaniu wstępnym. Słabe zapadanie się pasty lutowniczej, po podgrzaniu wstępnym na zewnątrz pada, doprowadzi do mostka pinów IC.
2. System drukowania prasy drukarskiej ma słabą dokładność powtarzania, nierównomierne wyrównanie i drukowanie pasty lutowniczej na miedź platynę, co widać głównie w produkcji QFP o małym skoku; Wyrównanie płyty stalowej jest złe, a wyrównanie PCB jest złe, a konstrukcja rozmiaru/grubości okna płyty stalowej nie jest jednolita z powłoką stopową padu PCB, co powoduje dużą ilość pasty lutowniczej, co spowoduje wiązanie. Rozwiązaniem jest regulacja prasy drukarskiej i ulepszenie warstwy powłoki pada PCB.
3. Ciśnienie przylegania jest zbyt duże, a nasiąkanie pasty lutowniczej po nacisku jest częstym powodem w produkcji, a wysokość osi Z powinna być regulowana. Jeśli dokładność nakładania jest niewystarczająca, komponent jest przesunięty, a pin IC jest zdeformowany, należy go poprawić z tego powodu.
4. Prędkość podgrzewania wstępnego jest zbyt duża, a rozpuszczalnik w paście lutowniczej jest zbyt późno, aby się ulotnił.

Zjawisko wyciągania rdzenia, znane również jako zjawisko wyciągania rdzenia, jest jedną z powszechnych wad spawalniczych, która jest bardziej powszechna w spawaniu reflow w fazie pary. Zjawisko ssania rdzenia polega na tym, że lutowie jest oddzielone od pada wzdłuż pinu i korpusu chipa, co spowoduje poważne zjawisko wirtualnego spawania. Przyczynę uważa się zwykle za dużą przewodność cieplną oryginalnego pinu, szybki wzrost temperatury, tak że lutowie preferuje zwilżanie pinu, siła zwilżania między lutowiem a pinem jest znacznie większa niż siła zwilżania między lutowiem a padem, a wypaczenie pinu pogorszy występowanie zjawiska ssania rdzenia. W lutowaniu reflow na podczerwień, podłoże PCB i lutowie w organicznym topniku są doskonałym medium pochłaniającym podczerwień, a pin może częściowo odbijać podczerwień, w przeciwieństwie do tego, lutowie jest preferencyjnie topione, jego siła zwilżania z padem jest większa niż zwilżanie między nim a pinem, więc lutowie wzniesie się wzdłuż pinu, prawdopodobieństwo zjawiska ssania rdzenia jest znacznie mniejsze. Rozwiązaniem jest: w spawaniu reflow w fazie pary, SMA należy najpierw w pełni podgrzać wstępnie, a następnie umieścić w piecu fazy pary; Zdolność do lutowania pada PCB powinna być starannie sprawdzona i zagwarantowana, a PCB o słabej zdolności do lutowania nie powinna być stosowana i produkowana; Koplanarność komponentów nie może być ignorowana, a urządzenia o słabej koplanarności nie powinny być używane w produkcji.

Po spawaniu wokół poszczególnych połączeń lutowanych pojawią się jasnozielone pęcherzyki, aw poważnych przypadkach pojawi się pęcherzyk wielkości gwoździa, co nie tylko wpływa na jakość wyglądu, ale także wpływa na wydajność w poważnych przypadkach, co jest jednym z problemów, które często występują w procesie spawania. Główną przyczyną pienienia się folii rezystancji spawalniczej jest obecność gazu/pary wodnej między folią rezystancji spawalniczej a podłożem dodatnim. Śladowe ilości gazu/pary wodnej są przenoszone do różnych procesów, a gdy napotykane są wysokie temperatury, rozprężanie gazu prowadzi do rozwarstwienia folii rezystancji lutowniczej i podłoża dodatniego. Podczas spawania temperatura pada jest stosunkowo wysoka, więc pęcherzyki pojawiają się najpierw wokół pada. Obecnie proces przetwarzania często musi być czyszczony, suszony, a następnie wykonywany jest następny proces, na przykład po wytrawianiu, należy go wysuszyć, a następnie przykleić folię rezystancji lutowniczej, w tym czasie, jeśli temperatura suszenia jest niewystarczająca, woda wniknie do następnego procesu. Środowisko przechowywania PCB nie jest dobre przed przetwarzaniem, wilgotność jest zbyt wysoka, a spawanie nie jest suszone na czas; W procesie lutowania falowego często stosuje się topnik zawierający wodę, jeśli temperatura podgrzewania wstępnego PCB jest niewystarczająca, para wodna w topniku dostanie się do wnętrza podłoża PCB wzdłuż ściany otworu przelotowego, a para wodna wokół pada dostanie się jako pierwsza, a te sytuacje spowodują powstawanie pęcherzyków po napotkaniu wysokiej temperatury spawania.

Rozwiązaniem jest:

1. Wszystkie aspekty powinny być ściśle kontrolowane, zakupione PCB powinny być sprawdzane po przechowywaniu, zwykle w standardowych warunkach nie powinno być zjawiska pęcherzyków.
2. PCB powinny być przechowywane w wentylowanym i suchym środowisku, okres przechowywania nie przekracza 6 miesięcy;
3. PCB powinny być wstępnie wypiekane w piekarniku przed spawaniem 105℃/4H ~ 6H;