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PCB中常见的焊接工艺问题

氧化作用

快速氧化是与对流回流焊或波峰焊过程中高温和氧气存在相关的常见问题。氧化可能会引起金属表面的某些降解及其环境稳定性,从而影响电阻组件和电子硬件的寿命。

氧化程度取决于更多因素,第二重要的因素(仅次于温度本身)是选择助焊剂的一部分,该助焊剂是焊膏的一部分。更具“侵蚀性”的助焊剂可改善焊料的润湿性和焊点强度,另一方面,它会增加氧化程度,需要彻底的清洁工艺以清除所有助焊剂残留物。尽管有通常的做法, 由于这个原因,大多数组件制造商仍不建议使用高活化焊剂。

建议避免在惰性气体(通常为氮气)中进行焊接,以免使用高活化助焊剂,并以此作为抑制焊接过程中存在的氧气的方法。氮的使用还显着增加了润湿力,因此改善了焊点质量。当然,主要的缺点是安装过程成本的增加。

组件位移

在电路板安装过程中,尤其是在使用对流IR回流焊炉进行批量生产期间,可能会发生一些组件位移。组件位移是由热流期间表面张力的变化引起的。组件移动到“*小能量”的位置,可以观察到:

组件自对准–如果PCB焊盘设计正确且热分布均匀,则组件将自动对准位置–这是理想的安装过程和PCB布局设计目标阶段。

PCB中常见的焊接工艺问题

在组件“游动”移动期间,已安装的零件偏斜于其PCB焊盘中心位置的外部。当一侧向上抬起组件时,会出现“墓碑效应”(参见图)。这些不良的元件放置现象是由焊接过程中元件侧面之间的不均匀润湿力引起的。有许多因素会影响这些问题,例如:

连接到焊盘的热容量不同

垫设计布局和位置

锡膏印刷错位

两个终端之间的润湿性差异

锡膏应用错误

错误的拾取和放置过程将焊膏内部的一个端子推得更紧

未对齐的元件放置

短而宽的端接以及薄型和轻型设备(例如微型电容器和电阻器)的逻辑墓碑发生频率更高。润湿力随切屑尺寸而变化。向下的力随切屑尺寸的平方而变化。

放气

许多组件设计使用的非密封,基于环氧的包装具有微孔结构,可充当水分残留物收集器。虽然组件本身的设计和构造使其能够根据其规格可靠地运行,但是在高温板安装过程中可能会发生一些除气和快速的水分蒸发。

如果回流条件(例如预热和温度梯度)在制造商规定的范围内,则除气本身可能不会对组件本身构成危险。但是,高密度安装的PCB会出现问题,在这种情况下,小型和轻型组件放置在非常靠近大型组件的位置。在这种情况下,大型部件的排气可能会吹散并置换附近的小部件。举例来说,7343 SMD贴片钽电容器可能会将与电容器本体非常靠近放置的小型0201 MLCC电容器烧断。

预防和建议特别是对于人口稠密的PCB将是使用干燥包装的组件或使用适当的预干燥工艺以从组件包装中去除*大的水分。

硫污染

硫污染主要与以Ag系统为内部终端的厚膜贴片电阻器的使用和可靠性有关。内部端子中的银非常容易受到硫的污染,硫会在片式电阻器中产生硫化银。银极易与硫结合,以致硫通过外部终端层扩散到内部终端而形成硫化银。不幸的是,硫化银使端接材料不导电,并有效地提高了电阻值,直到其基本上断路为止。在这种情况下,反应速度受硫气体密度,温度和湿度的影响很大。安装过程中,此过程可能已经因热应力而开始或被抑制。厚膜贴片电阻器的硫污染。

在各种类型的机油和润滑剂,橡胶垫圈,软管,皮带和索环,连接器中,以及在某些电子设备所处的空气中,都可以发现硫。硫化银污染是一种潜在的失效模式,无法检测到在制造电阻器时以及将电阻器安装到其电路中时。

钝化不完*或未对准,电镀不完*以及内部端子使用低钯材料等因素会加速芯片上硫化银的形成,并导致比预期更快的失败。这些问题都有解决办法,但是所有这些都涉及增加的制造成本,这在考虑厚膜贴片电阻器时从来没有流行过。[16]

建议采用惰性气体气氛安装(如本章中所述)作为预防措施,以抑制硫化物污染问题。

TCE不匹配为制造商提出了关键的组件构造挑战之一。正确材料的选择和开发是在耐用性,规格和成本之间取得平衡的关键,因此,它可以成为针对不同应用,温度范围和可靠性水平的产品之间的主要区别之一。

该端子焊接完成取决于安装过程(见前面的章节)和焊接型(锡铅/无铅......)。抗迁移终止子层用于抑制扩散和氧化过程,这些过程可能会降低储存期间的终止可焊性。抗迁移层的选择取决于引线类型和组件。镍层通常用作出色的扩散阻挡层,但它在较厚的层中易碎,因此对于扁平端子(例如MLCC片状电容器),其厚度为1-2mm,而在“弯曲的J引线”钽端子上,镍厚度厚度仅为0.1-0.2 mm,因为较厚的镍会在弯曲区域开裂,从而导致扩散,金属间合金的生长以及可焊性的降低。

水分以及温度和电压是扩散和氧化降解过程的主要促进因素之一。因此,当今许多组件正在使用某种形式的防潮层,例如硅/油浸渍或干式填充。建议使用干包装作为预防措施,以抑制所有组件上的安装热问题。如果无法使用干包装或不可行,则建议使用某些组件在安装之前进行预干燥处理,以抑制组件的历史记录/存储/制造中与湿度有关的变化。

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