焊腳提升
發(fā)布時(shí)間:2012/9/27 20:31:32 訪問次數(shù):989
英文稱為Fillet lifting或Lift off,嚴(yán)重時(shí)SKM200GB123D1焊腳會出現(xiàn)撕裂,外形如圖12.31所示。
該缺陷常發(fā)生在波峰焊或通孔元器件回流焊工藝中,早期采用SnPb焊料時(shí),有可能出現(xiàn)Lifi off現(xiàn)象,但相對較少,然而在無鉛波峰焊過程發(fā)生的概率明顯增多,其原因是多方面的,但根本原因是高溫引起的熱應(yīng)力和收縮應(yīng)力,這也是無鉛波峰焊的過高溫度帶來的負(fù)面影響,現(xiàn)將發(fā)生的幾種原因分析如下。
(I) PCB的Z萬向引起的收縮應(yīng)力
早期Lift off現(xiàn)象發(fā)生在厚的多層板上,這與PCB的Z方向收縮應(yīng)力有關(guān)。通常FR-4板材的Tg僅125℃~130℃,在室溫下,PCB熱膨脹系數(shù)(CTE)僅有0.002×10-6,而在焊接溫度時(shí)高達(dá)0.2×10-6,即提高了2個數(shù)量級。當(dāng)溫度下降到室溫后,PCB收縮,PCB厚度由高溫膨脹時(shí)的口收縮到常溫時(shí)的辦,與此同時(shí)焊點(diǎn)也會收縮,兩者的收縮應(yīng)力的作用點(diǎn)正好落在焊腳邊緣上,如圖12.32所示,故通常波峰焊產(chǎn)品應(yīng)盡量減少PCB的厚度,以防止因收縮而引起的焊盤開裂現(xiàn)象。
(2)焊料偏析會影響焊點(diǎn)的強(qiáng)度
當(dāng)采用含Bi焊料時(shí),在正常冷卻過程中,焊點(diǎn)內(nèi)部(包含著金屬引線部分),由于熱熔量大的原因,往往后冷卻,該熱量通過過孔孔壁傳導(dǎo)給焊盤,因此焊點(diǎn)在冷卻過程中會造成內(nèi)部Bi的偏析現(xiàn)象。在焊點(diǎn)最后冷卻的部位——焊盤邊緣處,往往是含Bi量偏大,Bi含量的不均勻性必會造成焊接強(qiáng)度下降,并會在PCB收縮應(yīng)力的聯(lián)合作用下加劇Lift off現(xiàn)象的發(fā)生,如圖12.33所示。
(3)含Pb雜質(zhì)的影響導(dǎo)致焊腳提升
Lift off現(xiàn)象也容易出現(xiàn)在含Pb焊盤之中,在波峰焊過程中,在遇到PCB焊盤上涂層中含有Sn-Pb焊料時(shí),因PCB焊接而與波峰焊波峰接觸面,含Pb涂層會浸入到焊料之中,而另一面( Top-side)則會由于含Pb雜質(zhì)與Bi、Sn構(gòu)成Sn-Bi-Pb三元低溫相(96.6℃),從而引起焊點(diǎn)強(qiáng)度下降,造成Lift off現(xiàn)象,如圖12.34所示。
上述三種原因均是在極端的狀態(tài)下的分析,但實(shí)際生產(chǎn)中往往又會多種原因交錯在一起,從而導(dǎo)致焊接缺陷的發(fā)生,克服Lift off缺陷的根本方法在于:降低PCB厚度(波峰焊時(shí)),以減少收縮應(yīng)力;焊后快速冷卻以防止焊料偏析發(fā)生;不使用高含量Bi的焊料;盡量避免含Pb雜質(zhì)的涂層。
英文稱為Fillet lifting或Lift off,嚴(yán)重時(shí)SKM200GB123D1焊腳會出現(xiàn)撕裂,外形如圖12.31所示。
該缺陷常發(fā)生在波峰焊或通孔元器件回流焊工藝中,早期采用SnPb焊料時(shí),有可能出現(xiàn)Lifi off現(xiàn)象,但相對較少,然而在無鉛波峰焊過程發(fā)生的概率明顯增多,其原因是多方面的,但根本原因是高溫引起的熱應(yīng)力和收縮應(yīng)力,這也是無鉛波峰焊的過高溫度帶來的負(fù)面影響,現(xiàn)將發(fā)生的幾種原因分析如下。
(I) PCB的Z萬向引起的收縮應(yīng)力
早期Lift off現(xiàn)象發(fā)生在厚的多層板上,這與PCB的Z方向收縮應(yīng)力有關(guān)。通常FR-4板材的Tg僅125℃~130℃,在室溫下,PCB熱膨脹系數(shù)(CTE)僅有0.002×10-6,而在焊接溫度時(shí)高達(dá)0.2×10-6,即提高了2個數(shù)量級。當(dāng)溫度下降到室溫后,PCB收縮,PCB厚度由高溫膨脹時(shí)的口收縮到常溫時(shí)的辦,與此同時(shí)焊點(diǎn)也會收縮,兩者的收縮應(yīng)力的作用點(diǎn)正好落在焊腳邊緣上,如圖12.32所示,故通常波峰焊產(chǎn)品應(yīng)盡量減少PCB的厚度,以防止因收縮而引起的焊盤開裂現(xiàn)象。
(2)焊料偏析會影響焊點(diǎn)的強(qiáng)度
當(dāng)采用含Bi焊料時(shí),在正常冷卻過程中,焊點(diǎn)內(nèi)部(包含著金屬引線部分),由于熱熔量大的原因,往往后冷卻,該熱量通過過孔孔壁傳導(dǎo)給焊盤,因此焊點(diǎn)在冷卻過程中會造成內(nèi)部Bi的偏析現(xiàn)象。在焊點(diǎn)最后冷卻的部位——焊盤邊緣處,往往是含Bi量偏大,Bi含量的不均勻性必會造成焊接強(qiáng)度下降,并會在PCB收縮應(yīng)力的聯(lián)合作用下加劇Lift off現(xiàn)象的發(fā)生,如圖12.33所示。
(3)含Pb雜質(zhì)的影響導(dǎo)致焊腳提升
Lift off現(xiàn)象也容易出現(xiàn)在含Pb焊盤之中,在波峰焊過程中,在遇到PCB焊盤上涂層中含有Sn-Pb焊料時(shí),因PCB焊接而與波峰焊波峰接觸面,含Pb涂層會浸入到焊料之中,而另一面( Top-side)則會由于含Pb雜質(zhì)與Bi、Sn構(gòu)成Sn-Bi-Pb三元低溫相(96.6℃),從而引起焊點(diǎn)強(qiáng)度下降,造成Lift off現(xiàn)象,如圖12.34所示。
上述三種原因均是在極端的狀態(tài)下的分析,但實(shí)際生產(chǎn)中往往又會多種原因交錯在一起,從而導(dǎo)致焊接缺陷的發(fā)生,克服Lift off缺陷的根本方法在于:降低PCB厚度(波峰焊時(shí)),以減少收縮應(yīng)力;焊后快速冷卻以防止焊料偏析發(fā)生;不使用高含量Bi的焊料;盡量避免含Pb雜質(zhì)的涂層。
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