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PCBA焊点气泡产生原因分析及PCBA助焊剂清洗

合明科技 👁 2180 Tags:PCBA电路板助焊剂清洗柯肯达尔现象

PCBA焊点气泡产生原因分析及PCBA助焊剂清洗

空洞是焊点中常见的现象 ;

空洞对焊点的危害较大,统计分析显示,与空洞有关的失效占到了PCBA失效的20%

空洞产生原因之一

助焊剂活性不足

>锡膏中的助焊剂残渣未及排出熔融的焊锡,在高温下裂解形成气泡。

>活性较强的助焊剂能抑制气泡的形成---强活性的助焊剂使润湿速度加快,减少助焊剂残渣被焊锡包裹的机会。


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空洞产生原因之二

三成员(引脚、焊锡、PCB PAD)吸水、氧化

>吸水:水在加热时汽化,在焊点内形成很大的气泡,甚至能使相邻的锡球由于焊锡溢出而短路。

>氧化 :

1、使得助焊反应更剧烈,形成更多的气泡;

2、氧化不易完全清除,润湿速度较慢,不利与气泡外排 ;3、由于拒焊而形成气泡集中。

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PAD设计(盘上via

>SMT时,焊锡覆盖在via上,via内部空气难以逃溢。

>此种气泡国际规范已予允收(J-STD-001D)<面积小于25%>

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PTH破孔

>波峰焊时,PTH孔壁上的破孔向外吹气称为吹孔。

>PTH的破孔一般与钻孔、镀铜等流程有关,由于PCB基材需要经过许多湿制程,难免会从破孔处吸入水汽、化学物质,这些物质在高温下可能放出大量的气体

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空洞产生原因之五

表面处理

>表面处理层防氧化不到位,导致焊接时候空洞较多。>OSP等有机表面处理会由于有机膜裂解而产生空洞。

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回流时间

>回流时间对气泡产生量的影响:

1、较长的回流时间有利于气泡的逃溢2、时间过长的回流会加剧助焊剂裂解

3、PAD再氧化形成更多气泡。

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柯肯达尔(Kirkendall)现象

>焊点IMC内部的一些微小的孔洞随着时间的积累越来越大,越来越多,最后会连成一条细缝,导致焊点断裂。这种现象,就是柯肯达尔(Kirkendall)效应

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柯肯达尔 (Kirkendall)现象

>柯肯达尔孔洞机理:

不等量原子扩散

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柯肯达尔现象(Kirkendall equation

>柯肯达尔孔洞的两种生成机制:

1.基底Cu扩散:

焊接完成后焊点的CusSn5 IMC层呈扇贝型,在后续的老化中IMC会由于Cu底不断向Sn中扩散而生长,Cu扩散使得在Cu与IMC的界面产生空位,这些空位聚集起来就会形成孔洞

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柯肯达尔现象(Kirkendall equation)

2.CusSnIMC层的生长:在焊接刚刚完成时,焊点中的CusSn IMC是很少甚至没有的,老化过程中会发生如下反应,导致CusSn IMC生长 :

CusSns-2CusSn H3Sn

反应中生成的Sn会向Cu底扩散,从而在Cu:Sn IMC中留下空位形成孔洞

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柯肯达尔(Kirkendall)现象

柯肯达尔现象的防范:

1.铜焊盘上镀上Ni阻挡层:柯肯达尔孔洞一般出现在Cu基底的焊点,因为Cu在焊锡中扩散速度相对较快,在常温下扩散也持续进行;Ni底在焊锡中扩散速度慢,焊接后扩散基本停止。

Solder

2.焊料中加Cu:焊料中加少量的Cu即可有效抑制Cu底在焊锡中的扩散,从而阻止柯肯达尔孔洞产生

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PCBA电路板基板助焊剂清洗

在电路板基板加工过程中,锡膏和助焊剂会产生残留物质,焊剂残留物会随着时间逐渐硬化并形成金属卤酸盐等腐蚀物,对电子产品的工作寿命和可靠性产生影响。因此彻底清除印制板的残留焊剂、焊料及其它污染物,对电路板基板进行清洗是非常有必要的。

不同类型的助焊剂残留的成分不同,水基清洗剂的清洗材料对去除焊接残留的能力也不同。在机器因素上,需考虑运行时是否存在泡沫问题。目前大部分清洗工艺分为超声波清洗工艺和喷淋清洗工艺。在喷淋清洗工艺下,对泡沫的容忍度更低,要求无泡或泡沫极小且能迅速消泡。

电路板基板清洗剂在满足清洗的条件下,还需考虑环保问题。目前普遍适用的是RoHS 2.0,REACH法规,欧盟无卤指令HF,索尼标准SS-00259等法令法规。在选择清洗剂的时候注意是否满足以上法令法规要求。

推荐合明科技的水基清洗剂W3000D-2,对电路板基板上锡膏和助焊剂会产生残留物质,有相当优秀的清洗效果。


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