Soldadura por refluxo - Uma solução para os problemas que ocorrem com contas de estanho, folhas verticais, pontes, sucção e bolhas de filme de soldadura

A soldagem por refluxo é dividida em defeitos principais, defeitos secundários e defeitos de superfície. Qualquer defeito que desabilite a função do SMA é chamado de defeito principal; Defeitos secundários referem-se à boa molhabilidade entre as juntas de solda, não causa a perda da função SMA, mas tem o efeito de que a vida útil do produto pode ser defeituosa; Defeitos de superfície são aqueles que não afetam a função e a vida útil do produto. É afetado por muitos parâmetros, como pasta de solda, precisão da pasta e processo de soldagem. Em nossa pesquisa e produção de processos SMT, sabemos que a tecnologia de montagem de superfície razoável desempenha um papel vital no controle e na melhoria da qualidade dos produtos SMT.

A esfera de estanho (ou esfera de solda) que aparece na soldagem por refluxo geralmente está escondida entre a lateral ou os pinos de espaçamento fino entre as duas extremidades do elemento de chip retangular. No processo de ligação do componente, a pasta de solda é colocada entre o pino do componente do chip e a almofada. À medida que a placa impressa passa pelo forno de refluxo, a pasta de solda derrete em um líquido. Se as partículas de solda líquida não forem bem molhadas com a almofada e o pino do dispositivo, etc., as partículas de solda líquida não podem ser agregadas em uma junta de solda. Parte da solda líquida fluirá para fora da solda e formará esferas de estanho. Portanto, a má molhabilidade da solda com a almofada e o pino do dispositivo é a causa raiz da formação de esferas de estanho. Pasta de solda no processo de impressão, devido ao deslocamento entre o estêncil e a almofada, se o deslocamento for muito grande, fará com que a pasta de solda flua para fora da almofada, e é fácil aparecer esferas de estanho após o aquecimento. A pressão do eixo Z no processo de montagem é uma razão importante para as esferas de estanho, que geralmente não é prestada atenção. Algumas máquinas de fixação são posicionadas de acordo com a espessura do componente porque a cabeça do eixo Z está localizada de acordo com a espessura do componente, o que fará com que o componente seja fixado à PCB e o botão de estanho seja extrudado para fora do disco de soldagem. Nesse caso, o tamanho da esfera de estanho produzida é ligeiramente maior, e a produção da esfera de estanho geralmente pode ser evitada simplesmente reajustando a altura do eixo Z.

Existem muitas razões para a má molhabilidade da solda, a seguinte análise principal e causas e soluções relacionadas ao processo:

1. Configuração inadequada da curva de temperatura de refluxo. O refluxo da pasta de solda está relacionado à temperatura e ao tempo, e se temperatura ou tempo suficientes não forem atingidos, a pasta de solda não fará refluxo. A temperatura na zona de pré-aquecimento sobe muito rápido e o tempo é muito curto, de modo que a água e o solvente dentro da pasta de solda não são completamente volatilizados, e quando atingem a zona de temperatura de refluxo, a água e o solvente fervem as esferas de estanho. A prática comprovou que é ideal controlar a taxa de aumento de temperatura na zona de pré-aquecimento em 1 ~ 4℃/S.
2. Se as esferas de estanho sempre aparecerem na mesma posição, é necessário verificar a estrutura de design do modelo de metal. A precisão da corrosão do tamanho da abertura do modelo não pode atender aos requisitos, o tamanho da almofada é muito grande e o material da superfície é macio (como o modelo de cobre), o que fará com que o contorno externo da pasta de solda impressa seja impreciso e conectado entre si, o que ocorre principalmente na impressão da almofada de dispositivos de passo fino, e inevitavelmente causará um grande número de esferas de estanho entre os pinos após o refluxo. Portanto, materiais de modelo adequados e processo de fabricação de modelo devem ser selecionados de acordo com as diferentes formas e distâncias centrais dos gráficos da almofada para garantir a qualidade de impressão da pasta de solda.
3. Se o tempo da aplicação ao refluxo for muito longo, a oxidação das partículas de solda na pasta de solda fará com que a pasta de solda não faça refluxo e produza esferas de estanho. A escolha de uma pasta de solda com uma vida útil mais longa (geralmente pelo menos 4H) mitigará esse efeito.
4. Além disso, a placa impressa com pasta de solda impressa incorretamente não é suficientemente limpa, o que fará com que a pasta de solda permaneça na superfície da placa impressa e através do ar. Deforme a pasta de solda impressa ao fixar os componentes antes da soldagem por refluxo. Essas também são as causas das esferas de estanho. Portanto, deve acelerar a responsabilidade dos operadores e técnicos no processo de produção, cumprir rigorosamente os requisitos do processo e os procedimentos operacionais para a produção e fortalecer o controle de qualidade do processo.

A principal razão para esse fenômeno é que as duas extremidades do componente não são aquecidas uniformemente, e a pasta de solda é derretida sucessivamente. O aquecimento desigual em ambas as extremidades do componente será causado nas seguintes circunstâncias:

1. A direção de disposição do componente não foi projetada corretamente. Imaginamos que existe uma linha limite de refluxo em toda a largura do forno de refluxo, que derreterá assim que a pasta de solda passar por ela. Uma extremidade do elemento retangular do chip passa pela linha limite de refluxo primeiro, e a pasta de solda derrete primeiro, e a superfície de metal da extremidade do elemento do chip tem tensão superficial líquida. A outra extremidade não atinge a temperatura da fase líquida de 183 ° C, a pasta de solda não é derretida, e apenas a força de ligação do fluxo é muito menor do que a tensão superficial da pasta de solda de refluxo, de modo que a extremidade do elemento não derretido está em pé. Portanto, ambas as extremidades do componente devem ser mantidas para entrar na linha limite de refluxo ao mesmo tempo, de modo que a pasta de solda nas duas extremidades da almofada seja derretida ao mesmo tempo, formando uma tensão superficial líquida equilibrada e mantendo a posição do componente inalterada.
2. Pré-aquecimento insuficiente dos componentes do circuito impresso durante a soldagem em fase gasosa. A fase gasosa é o uso da condensação de vapor líquido inerte no pino do componente e na almofada da PCB, liberando calor e derretendo a pasta de solda. A soldagem em fase gasosa é dividida na zona de equilíbrio e na zona de vapor, e a temperatura de soldagem na zona de vapor saturado é tão alta quanto 217 ° C. No processo de produção, descobrimos que, se o componente de soldagem não for suficientemente pré-aquecido, e a mudança de temperatura acima de 100 ° C, a força de gaseificação da soldagem em fase gasosa é fácil de flutuar o componente do chip do tamanho do pacote de menos de 1206, resultando no fenômeno da folha vertical. Ao pré-aquecer o componente soldado em uma caixa de alta e baixa temperatura a 145 ~ 150℃ por cerca de 1 ~ 2min, e finalmente entrar lentamente na área de vapor saturado para soldagem, o fenômeno da folha em pé foi eliminado.
3. O impacto da qualidade do design da almofada. Se um par de tamanho da almofada do elemento do chip for diferente ou assimétrico, também causará a quantidade de pasta de solda impressa inconsistente, a almofada pequena responde rapidamente à temperatura, e a pasta de solda nela é fácil de derreter, a almofada grande é o oposto, então quando a pasta de solda na almofada pequena é derretida, o componente é endireitado sob a ação da tensão superficial da pasta de solda. A largura ou a lacuna da almofada é muito grande, e o fenômeno da folha em pé também pode ocorrer. O projeto da almofada em estrita conformidade com a especificação padrão é o pré-requisito para resolver o defeito.

A ponte também é um dos defeitos comuns na produção SMT, que pode causar curtos-circuitos entre os componentes e deve ser reparada quando a ponte é encontrada.

1. O problema de qualidade da pasta de solda é que o conteúdo de metal na pasta de solda é alto, especialmente depois que o tempo de impressão é muito longo, o conteúdo de metal é fácil de aumentar; A viscosidade da pasta de solda é baixa, e ela flui para fora da almofada após o pré-aquecimento. Má queda da pasta de solda, após o pré-aquecimento para fora da almofada, levará à ponte do pino IC.
2. A prensa de impressão do sistema de impressão tem pouca precisão de repetição, alinhamento irregular e impressão de pasta de solda em platina de cobre, que é vista principalmente na produção QFP de passo fino; O alinhamento da placa de aço não é bom e o alinhamento da PCB não é bom e o design do tamanho/espessura da janela da placa de aço não é uniforme com o revestimento da liga de design da almofada da PCB, resultando em uma grande quantidade de pasta de solda, o que causará a ligação. A solução é ajustar a prensa de impressão e melhorar a camada de revestimento da almofada da PCB.
3. A pressão de colagem é muito grande, e a imersão da pasta de solda após a pressão é uma razão comum na produção, e a altura do eixo Z deve ser ajustada. Se a precisão do patch não for suficiente, o componente for deslocado e o pino IC for deformado, ele deve ser melhorado por esse motivo.
4. A velocidade de pré-aquecimento é muito rápida, e o solvente na pasta de solda demora muito para volatilizar.

O fenômeno de extração do núcleo, também conhecido como fenômeno de extração do núcleo, é um dos defeitos de soldagem comuns, que é mais comum na soldagem por refluxo em fase de vapor. O fenômeno de sucção do núcleo é que a solda é separada da almofada ao longo do pino e do corpo do chip, o que formará um sério fenômeno de soldagem virtual. A razão geralmente é considerada a grande condutividade térmica do pino original, o aumento rápido da temperatura, de modo que a solda é preferida para molhar o pino, a força de molhagem entre a solda e o pino é muito maior do que a força de molhagem entre a solda e a almofada, e a elevação do pino agravará a ocorrência do fenômeno de sucção do núcleo. Na soldagem por refluxo infravermelho, o substrato da PCB e a solda no fluxo orgânico são um excelente meio de absorção infravermelha, e o pino pode refletir parcialmente o infravermelho, em contraste, a solda é preferencialmente derretida, sua força de molhagem com a almofada é maior do que a molhagem entre ela e o pino, então a solda subirá ao longo do pino, a probabilidade do fenômeno de sucção do núcleo é muito menor. A solução é: na soldagem por refluxo em fase de vapor, o SMA deve ser totalmente pré-aquecido primeiro e, em seguida, colocado no forno de fase de vapor; A soldabilidade da almofada da PCB deve ser cuidadosamente verificada e garantida, e a PCB com má soldabilidade não deve ser aplicada e produzida; A coplanaridade dos componentes não pode ser ignorada, e dispositivos com má coplanaridade não devem ser usados na produção.

Após a soldagem, haverá bolhas verde-claras ao redor das juntas de solda individuais e, em casos graves, haverá uma bolha do tamanho de uma unha, o que não apenas afeta a qualidade da aparência, mas também afeta o desempenho em casos graves, que é um dos problemas que costumam ocorrer no processo de soldagem. A causa raiz da formação de espuma da película de resistência à soldagem é a presença de vapor de gás/água entre a película de resistência à soldagem e o substrato positivo. Quantidades mínimas de vapor de gás/água são transportadas para diferentes processos, e quando altas temperaturas são encontradas, a expansão do gás leva à delaminação da película de resistência à soldagem e do substrato positivo. Durante a soldagem, a temperatura da almofada é relativamente alta, então as bolhas aparecem primeiro ao redor da almofada. Agora, o processo de processamento geralmente precisa ser limpo, seco e, em seguida, fazer o próximo processo, como após a corrosão, deve ser seco e, em seguida, colar a película de resistência à soldagem, neste momento, se a temperatura de secagem não for suficiente, transportará vapor de água para o próximo processo. O ambiente de armazenamento da PCB não é bom antes do processamento, a umidade é muito alta e a soldagem não é seca a tempo; No processo de soldagem por onda, geralmente use uma resistência de fluxo contendo água, se a temperatura de pré-aquecimento da PCB não for suficiente, o vapor de água no fluxo entrará no interior do substrato da PCB ao longo da parede do orifício do orifício passante, e o vapor de água ao redor da almofada entrará primeiro, e essas situações produzirão bolhas após encontrar alta temperatura de soldagem.

A solução é:

1. Todos os aspectos devem ser estritamente controlados, a PCB comprada deve ser inspecionada após o armazenamento, geralmente em circunstâncias normais, não deve haver fenômeno de bolha.
2. A PCB deve ser armazenada em um ambiente ventilado e seco, o período de armazenamento não é superior a 6 meses;
3. A PCB deve ser pré-assada no forno antes da soldagem 105℃/4H ~ 6H;