Пустоты в паяных соединениях мешают жить многим производителям электроники. И вы наверняка сталкивались с ними в своей работе. Но есть много отличных способов «заполнить пустоту». В этой статье изучались следующие методы: водорастворимые бессвинцовые паяльные пасты, различные конструкции трафаретов и профили оплавления. В качестве тестовых компонентов платы использовались корпуса Quad Flat No-Lead (QFN).Резюме
В этой работе были изучены несколько новых подходов к пайке и их влияние на образование пустот. Тестировались различные безотмывные бессвинцовые припои и сравнивались с результатами применения водорастворимых бессвинцовых припоев. Водорастворимые паяльные пасты, как правило, создают больше пустот, чем безотмывные. Это связано с относительно более высоким содержанием летучих веществ в водорастворимых паяльных пастах, а также с их гигроскопичностью. Исследован размер частиц в припое: МПК типа 3, МПК типа 4 и МПК типа 5.
Содержание оксида в припое увеличивается с уменьшением размера частиц, а более высокое содержание оксида приводит к более высокому уровню пустот. Также были изучены различные производители припоя. И состав припоя одного производителя может привести к большему образованию пустот, чем от другого производителя. Наконец, эффекты конвекционного оплавления сравнивались с оплавлением в паровой фазе с вакуумом и без него.
Конвекционное оплавление широко используется, и результаты образования пустот при этом типе оплавления хорошо задокументированы. Оплавление в паровой фазе проводится в бескислородной среде, что способствует уменьшению образования пустот. Парофазные системы также хорошо подходят для использования вакуума, поскольку оборудование герметично и паронепроницаемо. Вакуум создает перепад давления между пустотой и окружающей атмосферой во время жидкостной стадии, что облегчает выход захваченных газов. Снижение давления газа вне паяных соединений поможет уменьшить образование пустот.
Ремонт паяных соединений с пустотами – непростая задача. Обычно она включает удаление поврежденных компонентов и их повторную пайку в надежде на уменьшение образования пустот. Это очень трудоемкий процесс, который может привести к термическому напряжению близлежащих компонентов. Исследована возможность использования системы парофазного оплавления с вакуумом для доработки паяных соединений с пустотами.
Во многих случаях образование пустот может быть уменьшено только в том случае, если используется комбинация стратегий смягчения последствий. Даны рекомендации по сочетаниям паяльной пасты, дизайна трафарета, профиля оплавления и типа оплавления. Цель этой статьи — помочь «заполнить пустоту».
Выводы
На образование пустот в паяных соединениях влияет множество факторов. Паяльная паста оказывает существенное влияние на образование пустот. Как правило, никакие безотмывные бессвинцовые паяльные пасты не создают меньше пустот, чем такие же водорастворимые. Было показано, что размер частиц припоя влияет на образование пустот. Пустоты имеют тенденцию уменьшаться с уменьшением размера частиц припоя. Состав припоя разных производителей также влияет на образование пустот из-за различий в производственном процессе. Дизайн трафарета тоже влияет на этот процесс, хотя это влияние может быть незначительным по сравнению с другими факторами.
Тип финишного покрытия ENIG и OSP мало повлиял на уровень образования пустот. Профиль оплавления оказывает большое влияние на этот процесс, и профиль оплавления должен быть настроен таким образом, чтобы свести к минимуму образование пустот с любой паяльной пастой. Оплавление в паровой фазе и конвекционное оплавление азотом уменьшают образование пустот по сравнению с конвекционным оплавлением на воздухе. Использование паровой фазы оплавления с вакуумом дало чрезвычайно низкий уровень образования пустот. Также было показано, что оплавление в паровой фазе с вакуумом можно использовать для доработки и уменьшения существующих пустот в припаянных компонентах.
В данной работе изучались лишь некоторые из факторов, влияющих на этот дефект пайки. Предстоит еще много испытаний. Из-за широкого использования компонентов с нижним расположением выводов становится ясно, что образование пустот будет проблемой, которую многие для себя должны решить. Авторы продолжат изучать факторы, влияющие на эту проблему, чтобы помочь читателю «заполнить пустоту».
Авторы:
Tony Lentz, FCT Assembly
Patty Chonis and JB Byers, A-Tek Systems
Еще статьи по пустотам в паяных соединениях:
- Проблемы с пустотами при пайке. Обсуждение
- Образование пустот в паяных соединениях
- Снизит ли использование азота количество дефектов при пайке волной припоя?
Первоначально опубликовано в Протоколах МПК (The IPC Proceedings)