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67 焊接技术 第36 卷第

4 期2007 年8月4减少焊点气孔生成的途径 虽然从IPC的相关研究报告以及一些比较权威的研究来看, 在一定位置的气孔对焊点的可靠性并没有明显的影响, 但是, 由于当前没有一定的标准或规范可供参考, 电子行业的大多数 客户对BGA气孔还心存疑虑, 比较忌讳, 且BGA锡球气孔产生 的位置具有一定的随机性, 故还需努力避免气孔的出现.从人、机、料、法、环5个方面来进行分析, 得出影响焊点气孔 生成的因素, 如图5所示.下面对其中较为重要的一些因素作 一介绍. ( 1) 印刷电路板焊盘的焊接性 增加焊盘焊接性可以使焊盘上的氧化物能快速被助焊剂清 除, 并减少助焊剂被焊盘氧化物捕捉而形成气孔的机会.这是 焊点气孔最重要的控制因素. 表1是对各种表面处理的PCB的焊接性的比较. ( 2) 锡膏中锡粉的含量 增加锡膏中锡粉的含量将相对减小锡膏中助焊剂的含量及 增加锡粉氧化物的总数, 致使印刷电路板焊盘氧化之助焊剂减 少, 增加助焊剂被焊盘氧化物捕捉而形成气孔的机会. ( 3) 锡膏中锡粉的大小 以相同锡膏锡粉含量, 降低锡粉的颗粒大小, 因锡粉颗粒 的氧化表面积增大, 焊点气孔量会增加. ( 4) 锡膏黏度 较高的黏度意味着较大的助焊剂含量, 给焊盘提供较佳的 焊锡润湿性, 可降低气孔生成机会. ( 5) 助焊剂活性 助焊剂活性越高, 代表助焊剂中的活化剂去除氧化物的能 力越强, 焊锡熔融时残留于焊盘上捕捉助焊剂造成气孔的氧化 物越少. ( 6) 助焊剂中溶剂的沸点 增加助焊剂中溶剂的沸点, 将少量增加焊点中的气孔量. 一般助焊剂中的溶剂在回焊炉的预热阶段已经蒸发, 仅少部分 会随松香和树脂被焊盘氧化物捕捉.如果增大助焊剂中溶剂的 沸点, 将增加溶剂随松香和树脂被焊盘氧化物捕捉的量. ( 7) 焊盘尺寸 越大的焊盘将产生的气孔越大;

另外依据几率的概念, 越 大的焊盘将产生的气孔数越多. ( 8) 印刷锡膏的量 对相同尺寸的焊盘, 印刷锡膏的量越多, 将有较多的助焊 剂可去除焊盘上的氧化物, 达到减小气孔的成效.可通过选择 较厚的钢网和较大的钢网开口来实现.但是要根据实际生产来 衡量, 避免派生出其它不良情况的发生, 如短路、锡珠. ( 9) 回流温度曲线 一般制程上通过降低升温速率、延长预热时间来减少气孔 的生成.但需要避免时间过长造成活化剂过度损耗.图6为笔者 在实际生产中优选的一条无铅产品的温度曲线, 从图中可以看 出, 采取上述工艺措施对减少气孔的产生收到了很好的效果. ( 10) 回焊环境 在氮气环境中回焊, 能减少焊锡在回焊过程中的氧化及助 焊剂中活化剂的损耗, 达到减少气孔生成的目的. ( 11) 回焊炉类型 热风型回焊炉加热均匀, 助焊剂中的溶剂和PCB中吸附的 有机溶剂或水气挥发较完全, 气孔较少;

热风+红外型回焊炉 则次之;

而红外型回焊炉最差. ( 12) 烘烤环境 烘烤能去除印刷电路板中吸附的有机溶剂和水气, 避免焊 接时排气造成气孔.一般烘烤温度为125 ℃. ( 13) 制程要求 由于制程的需要, 有时会出现下面2种情况: 图5 影响焊点气孔生成的因素 气孔 物料 机器 方法 环境 人1.PCB焊接性 2.锡膏 锡粉组成 锡粉尺寸 助焊剂活性 助焊剂溶剂沸点 锡膏黏度 回焊炉类型 1.热风 2.红外 3.热风+ QH 烘烤 焊盘尺寸 回焊曲线 锡膏厚度 钢网开口 制程要求 温湿度 回焊环境 清洁 表1 各种表面处理的PCB的焊接性比较 PCB表面处理方式 焊接性 保焊剂O.S.P. 焊锡性特佳 喷锡板HASL 焊锡性特佳 浸银 焊锡强度不如O.S.P.或HASL 浸锡 焊锡强度比浸银还差 化镍浸金ENIG 焊锡强度最差 化镍浸金加保焊剂 ENIG + O.S.P 既可保留化镍浸金的最佳导电性又可保持 O.S.P.的最佳焊锡强度. 图6 一条优选的无铅产品回流温度曲线 ・焊接质量控制与管理・