面对无铅化挑战的复杂PCB组件
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面对无铅化挑战的复杂PCB组件

2009年09月03日09:51

组件。为了开发出能够满足具有相当复杂程度的电路板的可靠的工艺操作需要,我们需要对在该操作工艺中各个单个因素之间的差异,有很深入的了解,下面分别对此予以介绍。
  二、润湿速度的降低
  在不同的合金、焊剂和溶化温度下面,合金材料的润湿速度差异是非常大的。尽管润湿平衡测试结果不能够预示出波峰焊接的性能情况,它们可以提供在不同的合金配方、焊剂和温度影响下所形成的相对比照方面的证明。较低的润湿速度会转换为在SMT器件上面更多的遗漏,以及较缓慢的移动到PTH器件的引脚针和柱体的上面。为了能够克服较低的润湿速度的产生,人们可以采用在波峰上面较长的接触时间或者较高的溶化温度。但因为它可能会对元器件或者PCB 产生有害的影响,采用后者是不合理的。
  三、流动性的降低
  无铅化合金与锡铅合金相比较,流动性显得要差。这类焊料升上引脚针和柱体上的润湿时间要长,更易于受到非标准的定位或者间隙太窄对元器件所形成的遮蔽影响。像减少润湿速度所形成的影响那样,降低流动性所产生的问题,会导致需要更长的波峰焊接接触时间。
  减少流动性也会产生使更多焊料形成桥接的现象,这是由于从波峰上液体剥落缓慢而引起的。无铅波峰合金焊接工艺温度与锡铅合金相比较,它们的凝固点相当的接近,所以焊接点(以及桥接点)凝固速度会相当的快。快速的凝固会消除对防止桥接现象小刀的使用,使得允许的偏差范围缩小,尤其是对于那些设计不良的地方,情况会显得相当的复杂。
  随着缓慢的排液、快速的凝固和缺乏去除桥接现象的工具,针对焊料的桥接现象,人们必须集中于对波峰焊接的液体剥落区域的关注来予以解决。剥落的动力会受到传输带速度、较高的波峰和波峰的泵的运转速度的影响。这些参数可能需要作一些微调,以实现有效的消除桥接现象,从而满足微间距连接器或者扁平封装器件的需要。
  四、焊料可焊性的下降
  氧化物的形成是由于可焊表面暴露的时间和温度所决定的。这里存在有正面与反面不断交手的典型实例:当焊剂试图去除氧化物的时候,更多的氧化物会形成。较高的预热温度和花费在预热通道内的较长时间,会增加在引脚上面、端接点和PCB上面氧化物的形成,针对焊剂的最有效的工作是将它们清除掉。氧化物是实现润湿的障碍物,引发孔洞填充效果变差和更多的跳跃现象。为了能够克服这些障碍物,则需要延长与焊料的接触时间。
  五、对加工参数的影响
  增加预热温度、预热时间、合金温度和接触时间,都会对焊剂产生新的要求。它们必须能够在整个工艺处理过程之中承受严酷的温度洗礼。免清洗焊剂配方具有高活性,在常规的波峰焊接工艺窗口之中,为了能够满足可靠性的目的, 要全方位降低活性。当焊剂被设计成能够满足无铅化高复杂程度组件的应用需求时,会具有长时间、高热承受能力,但如果它被用在采用较低技术含量的应用场合中,因加热时间缩短、加热温度降低而显得较冷,可能会变的难以清除掉。这就需要焊剂可以提供良好的焊接性能,并且保持宽泛的加热温度范围,这样就对焊剂的配方提出了新的要求,这可以通过加宽它们的操作目标窗口,与此同时限制它们的操作,以满足催化剂和其它混合物构成要素的要求。
  六、单个因素的综合归并
  减缓润湿时间、降低流动性、更多的氧化物和更具有挑战性的热暴露时间,所有这一切都使得无铅化焊接工作变得有相当的难度。就像PCB变得愈来愈厚、愈来愈复杂那样,这些问题的影响会不断扩展,它们之间的相互作用会将情况变得更糟。
  幸运的是,相关的解决方案在不断地推出和引入。在全球范围内的研究人员正在着力研究新型的焊剂和合金配方,探究能相互达到均衡的材料分配。设备供应商也在对实施工艺操作的设备进行研究和修改,通过一连串的过渡,有助于克服所产生的相关挑战。人们每天都会在工艺认识方面有所收获。
  许多现行的方案能够对付复杂的PCB组件在波峰焊接过程中所己知的问题。它们中的一部分着力于根除相关的问题,其它仅“在周边活动”。不管处于哪一种情况,它们都能提高产量和限制返修。可以肯定的说,像装配厂商一样,设备供应商和材料供货商对这些问题都有着相当的认识,愈来愈多的解决方案将会浮现出来。
  七、接触时间的增加
  在电路板的底部位置,通过增加接触时间来应对润湿速度、氧化作用和流动性的差异,将有助于提高孔洞的填充和减少跳跃现象。较长的接触时间会增加涉及顶部的二次再流焊接和铜的溶解。此外,减缓传输带的传输速度,也能够获得充裕的接触时间,但在预热阶段这可能会引发焊剂的烧坏。在这两种情形下面,PCB会因为较长的接触时间而具有较高的温度。
  与无铅化焊接工艺相适应的管嘴设计一般会位于汹涌的波峰和平缓的波峰紧密在一起的地方,具有较宽泛的接触长度,可编程的波峰泵在电路板一旦到达波峰的时候可以提高速度(由此产生接触),可以避免泛滥的危险。如

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