Lò đúc ngược - Một giải pháp cho các vấn đề xảy ra với các hạt thiếc, tấm dọc, cầu, hút, và mụn của phim hàn

Hàn lại chảy được chia thành các khuyết tật chính, khuyết tật thứ cấp và khuyết tật bề mặt. Bất kỳ khuyết tật nào làm vô hiệu hóa chức năng của SMA đều được gọi là khuyết tật chính; Khuyết tật thứ cấp đề cập đến khả năng thấm ướt giữa các mối hàn là tốt, không gây mất chức năng SMA, nhưng có tác dụng của tuổi thọ sản phẩm có thể là khuyết tật; Khuyết tật bề mặt là những khuyết tật không ảnh hưởng đến chức năng và tuổi thọ của sản phẩm. Nó bị ảnh hưởng bởi nhiều thông số, chẳng hạn như keo hàn, độ chính xác của keo và quy trình hàn. Trong nghiên cứu và sản xuất quy trình SMT của chúng tôi, chúng tôi biết rằng công nghệ lắp ráp bề mặt hợp lý đóng một vai trò quan trọng trong việc kiểm soát và cải thiện chất lượng của các sản phẩm SMT.

Hạt thiếc (hoặc bi hàn) xuất hiện trong hàn lại chảy thường ẩn giữa cạnh hoặc các chân có khoảng cách nhỏ giữa hai đầu của phần tử chip hình chữ nhật. Trong quá trình liên kết linh kiện, keo hàn được đặt giữa chân của linh kiện chip và miếng đệm. Khi bảng in đi qua lò nung lại chảy, keo hàn tan chảy thành chất lỏng. Nếu các hạt thiếc lỏng không được làm ướt tốt với miếng đệm và chân thiết bị, v.v., các hạt thiếc lỏng không thể kết tụ thành mối hàn. Một phần thiếc lỏng sẽ chảy ra khỏi mối hàn và tạo thành hạt thiếc. Do đó, khả năng thấm ướt kém của thiếc với miếng đệm và chân thiết bị là nguyên nhân gốc rễ của sự hình thành hạt thiếc. Keo hàn trong quá trình in, do độ lệch giữa khuôn và miếng đệm, nếu độ lệch quá lớn, nó sẽ khiến keo hàn chảy ra ngoài miếng đệm và dễ xuất hiện hạt thiếc sau khi gia nhiệt. Áp suất của trục Z trong quá trình lắp ráp là một lý do quan trọng gây ra hạt thiếc, điều này thường không được chú ý. Một số máy gắn được định vị theo độ dày của linh kiện vì đầu trục Z được định vị theo độ dày của linh kiện, điều này sẽ khiến linh kiện được gắn vào PCB và mầm thiếc sẽ bị ép ra ngoài đĩa hàn. Trong trường hợp này, kích thước của hạt thiếc được tạo ra hơi lớn hơn và việc sản xuất hạt thiếc thường có thể được ngăn chặn bằng cách chỉ cần điều chỉnh lại chiều cao trục Z.

Có nhiều lý do khiến khả năng thấm ướt của thiếc kém, sau đây là phân tích chính và các nguyên nhân và giải pháp liên quan đến quy trình:

1. Thiết lập đường cong nhiệt độ hồi lưu không đúng cách. Sự hồi lưu của keo hàn có liên quan đến nhiệt độ và thời gian, và nếu không đạt đủ nhiệt độ hoặc thời gian, keo hàn sẽ không hồi lưu. Nhiệt độ trong vùng gia nhiệt trước tăng quá nhanh và thời gian quá ngắn, do đó nước và dung môi bên trong keo hàn không bay hơi hoàn toàn, và khi chúng đạt đến vùng nhiệt độ hồi lưu, nước và dung môi sẽ làm sôi hạt thiếc. Thực tế đã chứng minh rằng việc kiểm soát tốc độ tăng nhiệt độ trong vùng gia nhiệt trước ở mức 1 ~ 4℃/S là lý tưởng.
2. Nếu hạt thiếc luôn xuất hiện ở cùng một vị trí, cần phải kiểm tra cấu trúc thiết kế của khuôn kim loại. Độ chính xác ăn mòn của kích thước lỗ mở khuôn không thể đáp ứng các yêu cầu, kích thước của miếng đệm quá lớn và vật liệu bề mặt mềm (chẳng hạn như khuôn đồng), điều này sẽ khiến đường viền bên ngoài của keo hàn in không rõ ràng và kết nối với nhau, điều này chủ yếu xảy ra trong quá trình in miếng đệm của các thiết bị có bước chân nhỏ và chắc chắn sẽ gây ra một số lượng lớn hạt thiếc giữa các chân sau khi hồi lưu. Do đó, nên chọn vật liệu khuôn và quy trình tạo khuôn phù hợp theo các hình dạng và khoảng cách tâm khác nhau của đồ họa miếng đệm để đảm bảo chất lượng in của keo hàn.
3. Nếu thời gian từ bản vá đến hàn lại chảy quá dài, quá trình oxy hóa của các hạt thiếc trong keo hàn sẽ khiến keo hàn không hồi lưu và tạo ra hạt thiếc. Việc chọn keo hàn có tuổi thọ làm việc dài hơn (thường ít nhất 4H) sẽ giảm thiểu tác động này.
4. Ngoài ra, bảng in in sai keo hàn không được làm sạch đầy đủ, điều này sẽ khiến keo hàn còn sót lại trên bề mặt của bảng in và xuyên qua không khí. Biến dạng keo hàn in khi gắn các linh kiện trước khi hàn lại chảy. Đây cũng là nguyên nhân gây ra hạt thiếc. Do đó, nó nên đẩy nhanh trách nhiệm của người vận hành và kỹ thuật viên trong quá trình sản xuất, tuân thủ nghiêm ngặt các yêu cầu quy trình và quy trình vận hành để sản xuất và tăng cường kiểm soát chất lượng của quy trình.

Nguyên nhân chính của hiện tượng này là hai đầu của linh kiện không được gia nhiệt đều và keo hàn tan chảy liên tiếp. Gia nhiệt không đều ở cả hai đầu của linh kiện sẽ xảy ra trong các trường hợp sau:

1. Hướng sắp xếp linh kiện không được thiết kế chính xác. Chúng ta hãy tưởng tượng rằng có một đường giới hạn hồi lưu trên chiều rộng của lò hồi lưu, nó sẽ tan chảy ngay khi keo hàn đi qua nó. Một đầu của phần tử hình chữ nhật chip đi qua đường giới hạn hồi lưu trước, và keo hàn tan chảy trước, và bề mặt kim loại của đầu của phần tử chip có sức căng bề mặt chất lỏng. Đầu còn lại không đạt đến nhiệt độ pha lỏng là 183 ° C, keo hàn không tan chảy và chỉ có lực liên kết của chất trợ dung nhỏ hơn nhiều so với sức căng bề mặt của keo hàn lại chảy, do đó đầu của phần tử chưa tan chảy là thẳng đứng. Do đó, cả hai đầu của linh kiện nên được giữ để đi vào đường giới hạn hồi lưu cùng một lúc, để keo hàn trên hai đầu của miếng đệm tan chảy cùng một lúc, tạo thành sức căng bề mặt chất lỏng cân bằng và giữ vị trí của linh kiện không đổi.
2. Gia nhiệt trước không đủ của các linh kiện mạch in trong quá trình hàn pha khí. Pha khí là việc sử dụng sự ngưng tụ hơi chất lỏng trơ trên chân linh kiện và miếng đệm PCB, giải phóng nhiệt và làm tan chảy keo hàn. Hàn pha khí được chia thành vùng cân bằng và vùng hơi, và nhiệt độ hàn trong vùng hơi bão hòa cao tới 217 ° C. Trong quá trình sản xuất, chúng tôi nhận thấy rằng nếu linh kiện hàn không được gia nhiệt trước đầy đủ và sự thay đổi nhiệt độ trên 100 ° C, lực khí hóa của hàn pha khí dễ làm nổi linh kiện chip có kích thước gói nhỏ hơn 1206, dẫn đến hiện tượng tấm thẳng đứng. Bằng cách gia nhiệt trước linh kiện hàn trong hộp nhiệt độ cao và thấp ở 145 ~ 150℃ trong khoảng 1 ~ 2 phút và cuối cùng từ từ đi vào khu vực hơi bão hòa để hàn, hiện tượng tấm đứng đã được loại bỏ.
3. Tác động của chất lượng thiết kế miếng đệm. Nếu một cặp kích thước miếng đệm của phần tử chip khác nhau hoặc không đối xứng, nó cũng sẽ gây ra lượng keo hàn in không nhất quán, miếng đệm nhỏ phản ứng nhanh với nhiệt độ và keo hàn trên đó dễ tan chảy, miếng đệm lớn thì ngược lại, vì vậy khi keo hàn trên miếng đệm nhỏ tan chảy, linh kiện được làm thẳng dưới tác dụng của sức căng bề mặt của keo hàn. Chiều rộng hoặc khoảng cách của miếng đệm quá lớn và hiện tượng tấm đứng cũng có thể xảy ra. Việc thiết kế miếng đệm theo đúng thông số kỹ thuật tiêu chuẩn là điều kiện tiên quyết để giải quyết khuyết tật.

Cầu nối cũng là một trong những khuyết tật phổ biến trong sản xuất SMT, có thể gây ra đoản mạch giữa các linh kiện và phải được sửa chữa khi gặp cầu nối.

1. Vấn đề về chất lượng keo hàn là hàm lượng kim loại trong keo hàn cao, đặc biệt là sau khi thời gian in quá dài, hàm lượng kim loại dễ tăng lên; Độ nhớt của keo hàn thấp và nó chảy ra khỏi miếng đệm sau khi gia nhiệt trước. Độ sụt kém của keo hàn, sau khi gia nhiệt trước ra bên ngoài miếng đệm, sẽ dẫn đến cầu nối chân IC.
2. Hệ thống in của máy in có độ chính xác lặp lại kém, căn chỉnh không đều và in keo hàn lên bạch kim đồng, điều này chủ yếu được thấy trong sản xuất QFP có bước chân nhỏ; Việc căn chỉnh tấm thép không tốt và căn chỉnh PCB không tốt và thiết kế kích thước/độ dày cửa sổ tấm thép không đồng đều với lớp phủ hợp kim thiết kế miếng đệm PCB, dẫn đến một lượng lớn keo hàn, điều này sẽ gây ra liên kết. Giải pháp là điều chỉnh máy in và cải thiện lớp phủ miếng đệm PCB.
3. Áp suất dán quá lớn và sự ngấm của keo hàn sau khi chịu áp lực là một nguyên nhân phổ biến trong sản xuất và chiều cao trục Z nên được điều chỉnh. Nếu độ chính xác của bản vá không đủ, linh kiện bị dịch chuyển và chân IC bị biến dạng, nó nên được cải thiện vì lý do này.
4. Tốc độ gia nhiệt trước quá nhanh và dung môi trong keo hàn quá chậm để bay hơi.

Hiện tượng rút lõi, còn được gọi là hiện tượng rút lõi, là một trong những khuyết tật hàn phổ biến, phổ biến hơn trong hàn lại chảy pha hơi. Hiện tượng hút lõi là thiếc tách khỏi miếng đệm dọc theo chân và thân chip, điều này sẽ tạo thành một hiện tượng hàn ảo nghiêm trọng. Nguyên nhân thường được coi là độ dẫn nhiệt lớn của chân ban đầu, sự tăng nhiệt độ nhanh chóng, do đó thiếc được ưu tiên làm ướt chân, lực làm ướt giữa thiếc và chân lớn hơn nhiều so với lực làm ướt giữa thiếc và miếng đệm và sự cong lên của chân sẽ làm trầm trọng thêm sự xuất hiện của hiện tượng hút lõi. Trong hàn lại chảy hồng ngoại, chất nền PCB và thiếc trong chất trợ dung hữu cơ là một môi trường hấp thụ hồng ngoại tuyệt vời và chân có thể phản xạ một phần hồng ngoại, ngược lại, thiếc được ưu tiên tan chảy, lực làm ướt của nó với miếng đệm lớn hơn lực làm ướt giữa nó và chân, do đó thiếc sẽ dâng lên dọc theo chân, xác suất xảy ra hiện tượng hút lõi nhỏ hơn nhiều. Giải pháp là: trong hàn lại chảy pha hơi, SMA nên được gia nhiệt trước hoàn toàn trước và sau đó đưa vào lò pha hơi; Khả năng hàn của miếng đệm PCB nên được kiểm tra và đảm bảo cẩn thận và PCB có khả năng hàn kém không nên được áp dụng và sản xuất; Không thể bỏ qua tính đồng phẳng của các linh kiện và các thiết bị có độ đồng phẳng kém không nên được sử dụng trong sản xuất.

Sau khi hàn, sẽ có các bọt khí màu xanh lục nhạt xung quanh các mối hàn riêng lẻ và trong những trường hợp nghiêm trọng, sẽ có một bọt khí có kích thước bằng móng tay, điều này không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng bề ngoài mà còn ảnh hưởng đến hiệu suất trong những trường hợp nghiêm trọng, đây là một trong những vấn đề thường xảy ra trong quá trình hàn. Nguyên nhân gốc rễ của việc tạo bọt màng kháng hàn là sự hiện diện của hơi/hơi nước giữa màng kháng hàn và chất nền dương. Một lượng nhỏ hơi/hơi nước được mang đến các quy trình khác nhau và khi gặp nhiệt độ cao, sự giãn nở của khí sẽ dẫn đến sự phân lớp của màng kháng hàn và chất nền dương. Trong quá trình hàn, nhiệt độ của miếng đệm tương đối cao, vì vậy các bọt khí xuất hiện đầu tiên xung quanh miếng đệm. Hiện nay, quy trình xử lý thường cần được làm sạch, sấy khô và sau đó thực hiện quy trình tiếp theo, chẳng hạn như sau khi khắc, nên được sấy khô và sau đó dán màng kháng hàn, tại thời điểm này nếu nhiệt độ sấy không đủ sẽ mang theo hơi nước vào quy trình tiếp theo. Môi trường lưu trữ PCB không tốt trước khi xử lý, độ ẩm quá cao và việc hàn không được sấy khô kịp thời; Trong quá trình hàn sóng, thường sử dụng điện trở trợ dung chứa nước, nếu nhiệt độ gia nhiệt trước của PCB không đủ, hơi nước trong chất trợ dung sẽ đi vào bên trong chất nền PCB dọc theo thành lỗ của lỗ thông qua và hơi nước xung quanh miếng đệm sẽ đi vào trước và những tình huống này sẽ tạo ra các bọt khí sau khi gặp nhiệt độ hàn cao.

Giải pháp là:

1. Tất cả các khía cạnh nên được kiểm soát chặt chẽ, PCB đã mua nên được kiểm tra sau khi lưu trữ, thường trong các trường hợp tiêu chuẩn, không nên có hiện tượng bong bóng.
2. PCB nên được bảo quản trong môi trường thông thoáng và khô ráo, thời gian bảo quản không quá 6 tháng;
3. PCB nên được nướng trước trong lò ở 105℃/4H ~ 6H trước khi hàn;