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李寧成博士在其論文,“通過缺陷機制分析優化回流曲線”中說,惰性氣體 ( 氮 ) 也會增加熔濕速度。 S M T 專欄作家珍尼 . 黃博士和其它人的報告說,共晶合金的熔濕速度傾向于比非共晶材料快。因此, Sn63/Pb37 一般比 Sn62/Pb36/Ag2 熔濕速度更快。影響熔濕、從而影響結合和潛在飛濺的因素如表四所示。表四、可能引起濺錫的因素
因素機制對飛濺的影響
助焊劑載體
活性劑不同的活性劑在回流時提高不同程度的濕潤和結合速度快速的結合將增加助焊劑被夾住的可能性,將可能增加受夾助焊劑的壓力,因此引起助焊劑爆發性的排出。
助焊劑載體溶劑及其含量溶劑類型和含量將影響預熱期間烘干程度增加溶劑含量將引起受夾住焊劑更激烈的排出
合金類型合金影響回流期間的濕潤和結合速度快速的結合將增加助焊劑被夾住的可能性,將可能增加受夾助焊劑的壓力,因此引起助焊劑爆發性的排出。
回流氣氛惰性 ( 氮 ) 環境增加回流期間的濕潤和結合速度快速的結合將增加助焊劑被夾住的可能性,將可能增加受夾助焊劑的壓力,因此引起助焊劑爆發性的排出。
焊錫熔化溫度更高的熔化溫度增加回流期間的濕潤和結合速度快速的結合將增加助焊劑被夾住的可能性,將可能增加受夾助焊劑的壓力,因此引起助焊劑爆發性的排出。
濺錫的解決方案
預防 :防止濺錫沉積的一個方法就是在金手指上涂敷一層可駁除的阻焊層,在絲印錫膏后涂敷,回流后拿掉。這個方法還沒有印證,可能成本高,因為牽涉手工作業,涂敷板上選擇性區域會造成困難,中斷生產流水作業。另外可選擇在金手指上貼臨時膠帶。這個方法也有同樣的缺點。
最小化 :優化助焊劑載體的化學成份,和回流溫度曲線,將濺錫減到最低。為了證明這一點,得到內存模塊制造商的支持,通過評估對材料和回流溫度曲線優化的影響,來評價表準錫膏系統。清楚地表明活性劑、溶劑、合金和回流溫度曲線對濺錫程度有重要影響。因此,有信心著手解決問題,這些參數的適當調整可以將濺錫減到最小。
非標準材料,如聚合助焊劑系統由于成本高、貨架壽命絲印壽命短、工藝變化范圍小、并返工困難,不包括在本研究范圍。但是,聚合助焊劑有希望最終提供一個可能最小化的濺錫解決方案,因為潛在的飛濺材料在溫度激化的聚合過程中被包圍。因此,沒有液體助焊劑留下來產生飛濺。
測試樣板是一塊六個小板的內存模塊,沒有貼裝元件。 ( 已發現元件回減小濺錫的影響,因為元件會阻隔助焊劑從金手指上排出 ) ?,F有生產材料和溫度曲線作基本的試驗條件 ( 表五 ) 。生產電路板的飛濺水平大約每 100 塊組合板有一個飛濺錫球。兩個工程師通過 20 倍的顯微鏡觀察所有的板,以評估濺錫程度。
表五、測試材料
助焊劑載體描述相對濕潤速度溶劑含量回流環境溶劑揮發性
助焊劑 A現有生產材料 ( 內存模塊制造商的 ) 中等殘留, RMA 型未知中推薦惰性高
助焊劑 B高級、高性能、長絲印壽命,中等殘留快中空氣或惰性低
助焊劑 C高級、高性能、長絲印壽命,中等殘留快中空氣或惰性低
助焊劑 D高性能、 RMA 型,長絲印壽命,中等殘留慢中空氣或惰性低
助焊劑 E低殘留,高溶劑含量,空氣或氮氣回流慢高推薦惰性中
助焊劑 F極低殘留,惰性回流慢高惰性中
助焊劑 A: Kester244, B: 92, C: 92J, D:51SC, E: 73D, F:75
在線研究中使用不同特性的表準錫膏。根據其不同的濕潤速度和溶劑性能來選擇這些材料。為減少研究中的變量參數,所有錫膏使用同一種合金: Sn63/Pb37 ,粒度 -325/+500 目。
最小化試驗結果
回流溫度曲線的選擇:試驗期間得到明確,回流曲線和材料類型兩者都必須調整以使飛濺最小。測試使用的兩條主要的回流曲線不同在于其保溫區的特性。沒有平坦保溫區的線性上升溫度曲線 ( 圖二 ) 結果是所有材料都存在一些濺錫,在原來的生產材料上增加了濺錫。因此,這個曲線形狀沒有作繼續研究?;陲w濺機制的假設,這個線性的曲線沒有充分烘干助焊劑。
一個更有前途的基本曲線形狀包括一個 160oC 的高溫保溫 ( 烘干 ) ,以蒸發所有溶劑 ( 圖三 ) 。這種溶劑失散增加助焊劑剩余的粘性,減少揮發成份,因此減少飛濺??墒?,這樣烘干的潛在問題包括熔濕變差和產生空洞。使用惰性氣體 ( 氮氣 ) 可以幫助改善熔濕和減少空洞,但對飛濺卻無效果。這個曲線也是一個“長”曲線,消除了過快溫升率的需要 ( 最高每秒 175oC) 。