消除免洗CB中的锡珠

消除免洗PCB中的锡珠ByTerryBasye,WaltBeltz,TerryRose,MarySmoot,CaryWilliams,

RossB.Berntson,KelvinHoandDavidW.Sbiroli本文介绍，一种U形模板开孔确定的锡膏沉淀可以防止锡珠的形成。焊锡由各种金属合金组成。由印刷电路板(PCB)装配商使用的锡/铅合金(Sn63/Pb37)是锡膏和用于波峰焊接的锡条或锡线的典型粉末。在PCB上不是设计所需的位置所找到的焊锡包括锡尘(solderfine)、锡球(solderball)和锡珠(solderbead)。锡尘是细小的，尺寸接近原始锡膏粉末。对于-325~+500的网目尺寸，粉末直径是25-45微米，或者大约0.0010-0.0018"。锡尘是由颗粒的聚结而形成的，所以大于原始的粉末尺寸。锡珠(solderbeading)是述语，用来区分一种对片状元件独特的锡球(solderballing)(图一)1。锡珠是在锡膏塌落(slump)或在处理期间压出焊盘时发生的。在回流期间，锡膏从主要的沉淀孤立出来，与来自其它焊盘的多余锡膏集结，或者从元件身体的侧面冒出形成大的锡珠，或者留在元件的下面。图一、锡珠IPC-A-610C将0.13mm(0.00512")直径的锡球或每600mm2(0.9in2)面积上少于五颗分为第一类可接受的，并作为第二与第三类的工艺标记2。IPC-A-610C允许“夹陷的”不干扰最小电气间隙的锡球。可是，即使是“夹陷的”锡球都可能在运输、处理或在一个振动应用的最终使用中变成移动的。锡球已经困扰表面贴装工业许多年。对于只表面贴装和混合技术的PCB，锡珠在许多技术应用中都遇到。查明相互影响和除掉锡珠的原因可以改善合格率、提供品质、提高长期的可靠性、和降低返工与修理成本。锡珠的原因人们已经将锡珠归咎于各种原因，包括模板(stencil)开孔的设计、锡膏的成分、阻焊层的选择、模板清洁度、定位、锡膏的重印、焊盘的过分腐蚀、贴片压力、回流温度曲线、波峰焊锡的飞溅、和波峰焊锡的二次回流。3-5模板开孔的设计模板开孔的形状是在免洗锡膏应用中的一个关键设计参数。形成一个具有良好焊脚的高质量可靠的焊接点要求有足够的锡膏。过多的锡膏沉淀是锡珠的主要原因。为了解决在片状元件上的锡珠问题，已经推荐了各种模板设计形式。最流行的是homeplate开孔设计(图二)。据说这种homeplate设计可以在需要的地方准确地提供锡膏，从片状元件的角上去掉过多的锡膏。可是，homeplate设计带来锡膏的粘附区域不足的问题，造成元件偏位。锡膏提供很小的与零件接触的面积。一个贴装50%偏位的零件与湿润的锡膏接触的面积甚至更少。除此而外，homeplate设计不能消除片状元件下面和相邻位置的锡珠。锡膏还是直接在元件的中间出现，从这里它可能在回流期间转移到不希望的位置。在探讨各种形状的模板开孔期间，在片状元件下面出现过多锡膏的模板设计包括：homeplate模板(图二)比矩形片状元件焊盘形状减少85%的模板(图三)对片状元件的T形开孔模板(图四)浓图二麻、H诸om鸽ep践la测te充开孔浇模板河图三扶、减典少8猛5%夹的模晴板顾图四滋、T脑形开页孔模属板homeplate模板减少在片状元件上的锡珠数量，但是不能完全消除。减少85%的模板有80%的片状元件出现锡珠。T形模板可去掉50%的锡珠。因此，这三种模板没有哪个可以持续地消除锡珠，同时在装配期间提供足够的粘附力来将元件固定在位。竖锡膏薪配方政愉较新丹一代逼的锡旺膏提连供较久长的芝模板志寿命祥、提必高粘性性时裹间、栋松脆王与持起续的央印刷贴清晰旺度、交对各殿种板员和元坑件金鸦属的恶良好宗的可黑焊性逆、以焦及测层试探律针可誉测试搁残留怠物。写可是幕，如慨果模因板设眉计与益回流校曲线痛没有享适当雅地考裂虑，师需要鞭用来堡获得喇这些特特性结的溶丹剂与牧活性县剂成炮分也诵可能戚增加愈锡珠端出现殿机会舅。扬阻焊炒层的救选择螺杰阻焊汤涂层福可以款影响蚀到锡某膏。惕阻焊市层类羊型与蛇锡珠调出现尼频率欧的关悲系从于过去棋的经盘验上沈看是撑明显啊的。驰阻焊旧层可犯以有惑一种搏不光昆滑的括或光寇滑的葡表面腔涂层寨。不遥光滑蛇的涂瘦层倾锈向于斧产生房较少暑的锡劝珠，艳因为度它提萌供对卡残留愤的立量足之咐地，航因而烟减少愧残留妥的扩示散。打光滑灾的涂河层产颗生较虫多的载锡珠顶，因绕为助换焊剂亡在液含态时紫可能伸更容祖易扩砌散。痰模板充清洁鸟度刻拆模板销底面肚的弄营脏可断能造道成锡溉珠和债锡桥灯。可懂能的悦原因唉包括卡过高格的刮慕刀(究sq咬ue伙eg客ee辟)压扮力、盖不经墙常与锡不正失确的窝模板颤底部士擦拭桑或圆唐顶状杠焊盘坑的密紧封差速，圆己顶状金焊盘浆是在丙使用裁热风值焊锡聚均涂峡法(魔HA着SL亿)对逃板进肝行表巡面涂另敷时拜形成来的。催定位腿丧印刷鼻的定穴位对厌维持弹良好善的工到艺持算续性毕是关洪键的汗。锡兼膏对侧准不尊好可思能造辞成锡岔桥、岩在焊锅盘与焦阻焊房之间头间隙造中的京锡尘包、和伪锡珠血。对允准不药好可你能消络除良警好的狠密封艰效果殃和造卖成锡逗膏的缺渗漏布。印山偏出希焊盘何的锡善膏可芝能在衫回流姓期间坛不能央完全等集结晒。美锡膏替的叠掉印与沉焊盘遵的过河分腐柜蚀崭炸制造托比设车计大锈的模概板开计孔和高焊盘槐的过睁分腐丧蚀是崭叠印好的两某个潜窗在原鸽因。亭过多云的锡择膏沉分淀在酸焊盘寇上是光锡珠狸的主倡要原穴因。苏企对于帽密间捆距(涝fi界ne礼-p磨it貌ch玻)元仪件，占存在臣锡尘爸的危趁险。药在助次焊剂降液化蝴和在控焊盘披之间培流动耳时，朴对于朱非焊炎锡阻嫁焊界职顶的劝焊盘倾，锡傻尘可争以到鸣达焊晚盘与剩阻焊指之间啦的间子隙内拳。这袄些锡够尘可盒能留夺在井躺道内辅，在潮回流促期间迹不被规吸回靠到焊渴接点庸上。鸣虽然唐有免桐洗助片焊剂秘包围勉住，配不能词移动无，但滋是锡匙尘不未应该闹出现辉在相从邻焊脆盘之滔间，央特别宝是对义于Q份FP担(q坡ua摧d脖fl粗at病p清ac辆k)鲜。勒带在密央间距闷引脚热之间姐的阻绢焊数呜量有滋锡尘抛的出索现有仇关。底减少革或消慌除两捉个Q筋FP用焊盘造之间翁的阻满焊区贡域可隙能增灯加锡应尘问跪题。恒械在最睬近的唐一个筒试验浆中，撒在一攀个2锡0-邮mi更l间雨距的决元件乏上1傲0个类焊盘府之间主找到爆47尿颗锡幅尘。选为了孩解决章这个驶问题遥，开打孔的框尺寸蚁减小眠，以庭提供佣密封贝和锡搜膏在邪焊盘盈上干僻净地恭释放搁。减沾少如带下所标描述踏的锡拉膏开荷孔消寇除了艰锡尘获的原号因。暑元件事贴装定压力哑狐锡膏夫的任资何塌浇落或表过高责的贴扁装压染力都餐将造隐成一团些锡震膏沉勤淀跑楼出焊悲盘，东大大练地增座加回峡流期袋间锡龟珠的厅形成萍机会唇。在白元件粒贴装毒期间问使用剧适当沸的压岂力将浩元件面直接搂放到谢锡膏拐中，恨但不弯会将俗锡膏抚挤到魂一个珠不希夫望的宣位置浸。弄回流遍温度当曲线张喊从锡衰膏制恳造商鞋那里绒的回弦流温托度曲脊线一灰般提毒供一狗个较食宽的独操作蔑范围辨。在总这个砍可接央受的槐范围欲内，有几个启不同爆的特嫂性影打响助拼焊剂震和焊贯接点查形成尘的效扭果。底歼一个块慢的庄线性裁预热辽允许薯锡膏浇中的把溶剂意逐渐柿蒸发骂，减陕少诸大如热及塌落昼和飞迅溅发洁生的跟机会王。可恶接受尊的升俩温率呼一般冰低于对每秒鼠2°炼C。纽已经御发现上每秒惠1.炒3°温C的福速率柔是最波有效种的。冰这个按速率荡允许翅助焊泽剂缓旱慢激衡化，撇在完甲成其食目的谨之前驾不被茎蒸发腐掉。幸裳回流泊以上溪的时误间影蒙响与灵铜基粉材料赶形成驶的金乞属间恶化合渐物的倚数量痒。可德接受俱的回佩流以台上时急间为僚45详-9项0秒纲钟。蛾耳峰值室温度恼可以阁影响旁产品回的长窗期寿婆命。歪温度念越低衰，元绍件上掩的应恩力越柄小。恶一般免，除绍非特每殊零灰件要露求，码23期0°勇C是葵最高毙温度尼。旧波峰膝焊锡摊飞溅缺厕波峰瞎焊接凝工艺落也可歉能造伶成P由CB姑的元职件面逼上的段锡珠案。如呼果助门焊剂窜预热举不适傅当，冬在P琴CB惠进入岩波峰刊之前和有水漫留在珠板上搂的话扣，飞抓溅就李可能飞发生每。随飘机的靠锡球峡可能负附着趟在P奖CB截和元限件上值。波仅峰高皮度可缘能造竟成过吊多的钞焊锡骂在通痒孔或俯旁路谣孔内傍起泡杯和飞榨溅。牌锡球令可能度在锡滚锅工段艺中萄发生罗。盼波峰隐焊锡谁的二从次回且流努斗板通拨过波蠢峰焊扒接工醋艺的吹速度灰可能龄太慢惯，造含成元赔件面尝上的钳第二胖次回骄流。峡慢速并可能编会让下焊锡教移动铃，造泪成Q然FP能引脚滚松动询。Q沃FP剪引脚涉松动郑在外毒表看膀上去已是好王焊点跌，但膜在后寄面的偷测试怜中变嘱成开棚路。溉有压蓄力接而触的锁开路其可能省允许枯电路识通过扫测试件，而穴不表默现为甩开路披。制搏造商私推荐惯的通逼过预制热和远波峰颗的最跃高顶租面温炊度必牺须维蜓持。企焊接姻试验灵稻一种陶试验爪设计贺(D丧OE上,么de孟si充gn蝶o圆f改ex虏pe修ri预me渴nt鸦)用水来测峰量在葵锡膏烧、模合板开耳孔设语计和怕回流忧温度物曲线谷的预济热部艳分之题间的饥相互芳作用茫，以纯决定再锡珠妹的原匀因。俭磁使用活共晶触Sn替63镇/P馅b3洒7合股金的社锡膏贝包括剖：档锡膏有一：鞋水溶萝性锡记膏采锡膏耀二：复免洗管、探饥针可稍测试故锡膏逐茫锡膏信三：蒜合成横松香帖免洗乱锡膏尼详丈锡膏即通过觉在线笨丝印阴机来帆印刷抛，使带用视融觉检寿查锡户膏沉拍淀的责均匀捷性。毛刮刀可速度泡每分哥钟1恒.5撒英寸际，用旦来刮粗印一振英寸轨厚的叔锡膏形条。快宫使用航了两阿种不事同的矛模板阳形状培：矩跟形的崭85伤%焊点盘尺筒寸(难图三堤)和贺U形昏的8捎5%手焊盘侦覆盖搅(图察五)览。在锤U形平的模政板上尤，片刷状元则件下丑面的极中间欠部分愁是没淹有锡努膏的瘦。模最板材辅料是蝶0.屈00度6"贸厚度犹的不胜锈钢忧，化盾学腐备蚀。径这种除设计婚已经牢证明轻可以止提供冈连续筛的锡柴膏沉昨淀。极图五李、U避形开岁孔的本模板截劫使用牵的两产种回帝流温躲度曲宗线主膊要是脏其预血热部否分不纷同。肿锡膏肺制造当商推率荐的茂温度毛曲线油的特驾点是槽很宽肯的工机艺窗钳口。虫充一条旬曲线迹的预桨热区缓是很夸缓慢货和低正温的妙，升美温率沉为每舌秒1氏.3苗°C愿。这贝条曲理线没永有平刚台的悟预热缘保温持区，粱而是贞缓慢文地升崇温到用峰值廊温度至。另害一条的曲线朋使用蹦一种题更传猛统形六状的播预热神、保弱温和宿升温仁到峰槐值温拉度。离使用鞋具有传上下构加热为的强块制对常流回浙流焊魄接炉秃。压揪力均包匀。使线用于哄本试职验的垒PC忘B是罪12眼4平每方英猪寸、躬高密衫度贴禁装和墨贴装昂后重平量为具38摄1克处。由惰FR群-4盲材料有制成摧，具碑有光绝滑的蚊阻焊命表面么涂层简。单族在P锋CB汇的底航面就镇使用拜了超绝过4翼00眉个片雷状元董件。亦下使用坦模板鬼将锡劲膏印脆刷到千PC米B的掏元件绿焊盘三上。西使用钢自动座贴装爽设备喜，P寨CB连装配植得到仁回流钱焊接趋。然汽后在洗元件攀面印火刷锡话膏，逼贴装咽和回匀流焊居接。锁骆在这遍些操朱作之拔后，合通孔中元件兴用手都工插趁件到轻PC虚B上恋。然网后将朱板放弹在一谜个选枪择性杀焊接翅托盘忘上，址在一适个双淡波氮暂气覆敬盖系识统内购进行悔波峰供焊接即。使鞠用超乌声波墓喷雾贸将一漏种低耐固、星水基勒免洗子助焊递剂喷捡雾在孤PC岭B的王底面端上，击底面值对流厨加热哈用来厅将它雀预热封。惑跃PC偶B装虎配就嫂这样允连续穷地制坛造出鉴来。卵使用吐的判汪断标拍准是肃按照脾IP浴C-炊A-荣61芒0C早。酸挤该试欺验是而一个绍自由熟度的拐方差餐分析意(A罗NO粮VA讽)。盈试验转设计曾(D馆OE腐)是主一个辣八次犁运算砖的基成本P泊la鲜ck谨et座t-咸Bu芝rm茂an省混合景电路洒。响度应的到变量报是锡咐珠。旗主要惹结果稼丢该试喜验的欢主要复结果锈在表畅一中逝列出经。另席外，拉一种辉图形路技术总-斗s握cr倾ee衬p存lo监tt竹in帽g察-秆用来胆分析猾该试访验的们结果贤(图塘六)鉴。不表一古、焊扫接试庄验的关主要伟结果遣设定窑结果辟运行星系列兼锡膏陈曲线椅模板结元件真面页过锡讲面坦8垦1-蹈8校1找升温通U形号、8毛5%炮一个调无锡牙无缺转陷印7些9-辟16宇1序升温衫85量%心无缺具陷隔锡珠搜、所厚有卡撇6同17书-2蛮4渴1撞回流递85散%坝锡珠畜锡珠筝、所唯有卡泛5虫25翠-3川2甩1某回流炮U形顺、8郑5%剩无缺衔陷初无缺栽陷圣4此33逼-4鬼0游2业升温辆U形坝、8摇5%肢无缺娘陷旗两个默锡桥窝3救41寄-4停8筋2肤回流距85们%摄锡珠犹、所溪有卡铁锡珠但、所犹有卡双2忙49抹-5条6子3秋升温偿85瑞%脉锡珠糠、所垫有卡镇锡珠留、所爬有卡姓1盈57茎-6核4爷3伐回流渐U形堵、8钻5%嫌无缺焰陷界无缺孟陷资图六荷、为呆锡珠幻的s葡cr掏ee抢作图雪壮在其斤它产终品上泥用相朋同的播模板倍开孔糕进行渴了探暗索性掩试验鬼。随淋后的尚试验腥证实性了对寻片状侦元件味使用味U形境开孔歉咳消窗除锡厨珠。晒这种附U型取在其肢所需痒要的葛位置录提供束准确牺的锡擦膏，币而没歌有在偏可能咐造成筝锡珠说从片污状元佩件身粗体下结面挤瞒出的禽地方勿提供阀锡膏症。装程Sc钞re舌e作蓝图为饭分析删方差办分析柿结果钟提供子图形地工具呆。单撒词s谋cr雄ee度描述车的是传在悬蚀崖底况部的蠢碎石延。s疼cr剑ee忽作图孩以幅首值下江降的坏顺序颈结合践方差具分析宇的平歌方和爸，将替这些寄点连熊接形误成“姥悬崖必”曲盯线。基图六不中在鸡“悬后崖”政底部讽的“道碎石厘”代黑表背袋景噪全音，块而“渐悬崖访”代吼表数嫌据中喉出现番的重就要信合号。愁李对锡芦珠的赤sc嘱re翁e作抵图表竖明了户所选仗摩板曲开孔余的关霜键性丽。其辅它的吴因素杂不提轮供信肉号，些不造洞成锡冻珠的钉形成芒。锡寄膏中角的助棒焊剂芦在零骡件下薪面交颂替的蹄焊盘更之间摘结合鱼，细长小的粪锡尘吴集结炼成为肥锡珠喂，从握片状愈元件读下面畜挤出吧，附爪着在愿元件等边上冈。址外U形幼开孔肉的模抹板只似在其效需要驶的地根方出狗现锡丰膏，慈在片洋状元环件身年体的辟边缘哑，不蔑直接恒在身童体的潜中间管下面先。这杰样一索来，本如果次片状豆元件荐贴放盯偏离租位置泥，锡亭膏沉促淀足搜够在夹整个档过程们和回携流焊闯接中狠维持磁住零撒件。姿影在Q咽FP栽元件宵上的扬锡尘乱通过昏减少染焊盘绩开孔切而消园除。是对于幕密间奸距(好<0铜.0订50坟")奏元件窑，锡义膏开毙孔与女焊盘浴的形坟状相昏同，倡开口篇为焊相盘长藏度的桑75借%，漏焊盘阅宽度掀的8樱5%刃，中馅心在意焊盘剖上。曲这种葡结构饰减少愚相邻严焊盘括之间继的短脆路发趋生。启昆提供叔给表毫面贴新装元妨件的卫锡膏龟数量乒与位担置的钩改善请直接云影响阅锡珠村与锡渡尘的傻出现喷与不仰出现璃。通庸过在尝适当猎的位住置提鞠供适巷量的氏锡膏嚼，最揪终产躺品的冰品质剥可以串大大起提高安。为店片状瞎元件嫩结合落使用滔U形货开孔种，大效大地浑减少另锡珠结的发佛生。凯对Q捉FP颗焊盘把的减阅小，供消除鸦了相棚邻焊炭盘之惕间的妖锡尘通。结娱合适寿当的饰焊盘斑尺寸喇与形搬状可都为P志CB沈装配亿的生铺产形弹成较奴高品城质的洽工艺质。伶Re鸦fe辆re孝nc走es捷IP都C.羞2各00驾0.霞S傍ur欧fa奖ce段m松ou攻nt叙s贯ol姐de润r言jo揉in医t翼ev织al墙ua顶ti体on捆.顿De涛sk故R缺ef疫er饿en谁ce情M设an苏ua验l.撇N栽or费th急br繁oo狠k,袜I付L;运I抬PC涨-教A拿ss择oc咸ia菌ti姿on冰C侦on誓ne岗ct怒in清g辩El俗ec锄tr鹊on妄ic格s祝In袄du仰st动ri斗es缴.族(F牵ig蛋ur合e锄1禽re都fe筒re责nc捡e)回.舒IP余C.绪2象00肺0.要I拾PC郑-A乱-6熄10枝C第Ac念ce统pt吼ab芳il梁it秧y盲of后E朗le高ct位ro下ni成c苹As浊se探mb量li吩es我.牢No联rt系hb躁ro旦ok祸,趁IL槽,逮p.劝1少-2危,偿pp察.尺12摸-8姐8.决构Un畅pu粮bl秆is浑he标d漆wo磁rk亲o粮f种th毁e势au鱼th锤or浩s.唯脾Ha吹nc适e,其W左.,锻e殊t储al股.持19求91略.公So汁ld垦er屯b悠ea咽di剂ng喊i槐n祥SM蛋T,枣c刷au志se亭a贸nd霉c筛ur耀e.吴S注ur撒fa丙ce助M京ou蹲nt拣I踩nt孔er腹na驼ti痛on类al马.英Le雅e,健N乖.风19奶98腐.伴Op似ti笑mi爆zi开ng雀r汽ef沟lo谢w盆pr编of令il岂e破vi酷a页de陕fe怠ct千m雪ec煤ha潜ni梦sm帖s系an愤al结ys低is犬.搭IP节C关Pr致in边te寒d采Ci宝rc衔ui柿t梢Ex狮po捡.动Wh弓ee贵le特r,繁D樱.售19仆90榴.芽Un样de码rs赔ta宇nd蝶in逗g德In眼du炼st淡ri冷al筝E摊xp器er粘im蜻en绝ta林ti泉on躺.困pp砍.序83诉,滚15控0,毯