PCBA焊點(diǎn)氣泡產(chǎn)生原因分析及PCBA助焊劑清洗

空洞是焊點(diǎn)中常見(jiàn)的現(xiàn)象 ;

空洞對(duì)焊點(diǎn)的危害較大，統(tǒng)計(jì)分析顯示，與空洞有關(guān)的失效占到了PCBA失效的20%

空洞產(chǎn)生原因之一

助焊劑活性不足

>錫膏中的助焊劑殘?jiān)醇芭懦鋈廴诘暮稿a，在高溫下裂解形成氣泡。

>活性較強(qiáng)的助焊劑能抑制氣泡的形成---強(qiáng)活性的助焊劑使?jié)櫇袼俣燃涌?，減少助焊劑殘?jiān)缓稿a包裹的機(jī)會(huì)。

空洞產(chǎn)生原因之二

三成員(引腳、焊錫、PCB PAD)吸水、氧化

>吸水:水在加熱時(shí)汽化，在焊點(diǎn)內(nèi)形成很大的氣泡，甚至能使相鄰的錫球由于焊錫溢出而短路。

>氧化 :

1、使得助焊反應(yīng)更劇烈，形成更多的氣泡;

2、氧化不易完全清除，潤(rùn)濕速度較慢，不利與氣泡外排 ;3、由于拒焊而形成氣泡集中。

PAD設(shè)計(jì)(盤上via

>SMT時(shí)，焊錫覆蓋在via上，via內(nèi)部空氣難以逃溢。

>此種氣泡國(guó)際規(guī)范已予允收(J-STD-001D)<面積小于25%>

PTH破孔

>波峰焊時(shí)，PTH孔壁上的破孔向外吹氣稱為吹孔。

>PTH的破孔一般與鉆孔、鍍銅等流程有關(guān)，由于PCB基材需要經(jīng)過(guò)許多濕制程，難免會(huì)從破孔處吸入水汽、化學(xué)物質(zhì)，這些物質(zhì)在高溫下可能放出大量的氣體

空洞產(chǎn)生原因之五

表面處理

>表面處理層防氧化不到位，導(dǎo)致焊接時(shí)候空洞較多。>OSP等有機(jī)表面處理會(huì)由于有機(jī)膜裂解而產(chǎn)生空洞。

回流時(shí)間

>回流時(shí)間對(duì)氣泡產(chǎn)生量的影響:

1、較長(zhǎng)的回流時(shí)間有利于氣泡的逃溢2、時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的回流會(huì)加劇助焊劑裂解

3、PAD再氧化形成更多氣泡。

柯肯達(dá)爾(Kirkendall)現(xiàn)象

>焊點(diǎn)IMC內(nèi)部的一些微小的孔洞隨著時(shí)間的積累越來(lái)越大，越來(lái)越多，最后會(huì)連成一條細(xì)縫，導(dǎo)致焊點(diǎn)斷裂。這種現(xiàn)象，就是柯肯達(dá)爾(Kirkendall)效應(yīng)

柯肯達(dá)爾 (Kirkendall)現(xiàn)象

>柯肯達(dá)爾孔洞機(jī)理:

不等量原子擴(kuò)散

柯肯達(dá)爾現(xiàn)象(Kirkendall equation

>柯肯達(dá)爾孔洞的兩種生成機(jī)制:

1.基底Cu擴(kuò)散:

焊接完成后焊點(diǎn)的CusSn5 IMC層呈扇貝型，在后續(xù)的老化中IMC會(huì)由于Cu底不斷向Sn中擴(kuò)散而生長(zhǎng)，Cu擴(kuò)散使得在Cu與IMC的界面產(chǎn)生空位，這些空位聚集起來(lái)就會(huì)形成孔洞

柯肯達(dá)爾現(xiàn)象(Kirkendall equation)

2.CusSnIMC層的生長(zhǎng):在焊接剛剛完成時(shí)，焊點(diǎn)中的CusSn IMC是很少甚至沒(méi)有的，老化過(guò)程中會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)，導(dǎo)致CusSn IMC生長(zhǎng) :

CusSns-2CusSn H3Sn

反應(yīng)中生成的Sn會(huì)向Cu底擴(kuò)散，從而在Cu:Sn IMC中留下空位形成孔洞

柯肯達(dá)爾(Kirkendall)現(xiàn)象

柯肯達(dá)爾現(xiàn)象的防范:

1.銅焊盤上鍍上Ni阻擋層:柯肯達(dá)爾孔洞一般出現(xiàn)在Cu基底的焊點(diǎn),因?yàn)镃u在焊錫中擴(kuò)散速度相對(duì)較快，在常溫下擴(kuò)散也持續(xù)進(jìn)行;Ni底在焊錫中擴(kuò)散速度慢，焊接后擴(kuò)散基本停止。

Solder

2.焊料中加Cu:焊料中加少量的Cu即可有效抑制Cu底在焊錫中的擴(kuò)散，從而阻止柯肯達(dá)爾孔洞產(chǎn)生

PCBA電路板基板助焊劑清洗

在電路板基板加工過(guò)程中，錫膏和助焊劑會(huì)產(chǎn)生殘留物質(zhì)，焊劑殘留物會(huì)隨著時(shí)間逐漸硬化并形成金屬鹵酸鹽等腐蝕物，對(duì)電子產(chǎn)品的工作壽命和可靠性產(chǎn)生影響。因此徹底清除印制板的殘留焊劑、焊料及其它污染物，對(duì)電路板基板進(jìn)行清洗是非常有必要的。

不同類型的助焊劑殘留的成分不同，水基清洗劑的清洗材料對(duì)去除焊接殘留的能力也不同。在機(jī)器因素上，需考慮運(yùn)行時(shí)是否存在泡沫問(wèn)題。目前大部分清洗工藝分為超聲波清洗工藝和噴淋清洗工藝。在噴淋清洗工藝下，對(duì)泡沫的容忍度更低，要求無(wú)泡或泡沫極小且能迅速消泡。

電路板基板清洗劑在滿足清洗的條件下，還需考慮環(huán)保問(wèn)題。目前普遍適用的是RoHS 2.0，REACH法規(guī)，歐盟無(wú)鹵指令HF，索尼標(biāo)準(zhǔn)SS-00259等法令法規(guī)。在選擇清洗劑的時(shí)候注意是否滿足以上法令法規(guī)要求。

推薦合明科技的水基清洗劑W3000D-2,對(duì)電路板基板上錫膏和助焊劑會(huì)產(chǎn)生殘留物質(zhì)，有相當(dāng)優(yōu)秀的清洗效果。