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在SMT貼片中空洞、裂痕和焊接面微孔的產(chǎn)生原因

2023-12-16 15:45:40 作者：SMT貼片加工

在SMT貼片中空洞、裂痕和焊接面微孔的產(chǎn)生有以下原因：

1.材料缺陷：貼片所使用的材料可能存在內(nèi)部缺陷，如氣泡或雜質(zhì)等。這些缺陷會(huì)在貼片的制造過(guò)程中擴(kuò)大，形成中空洞或裂痕。

2.加工問(wèn)題：貼片的加工過(guò)程中，如果溫度、濕度或壓力等因素控制不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致貼片內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力集中，進(jìn)而形成裂痕。

3.設(shè)計(jì)不當(dāng)：如果貼片的設(shè)計(jì)不合理，例如焊點(diǎn)的形狀、尺寸或間距不正確，可能會(huì)導(dǎo)致焊接面出現(xiàn)微孔。

為了避免中空洞、裂痕和焊接面微孔的產(chǎn)生，需要使用高質(zhì)量的材料，并加強(qiáng)對(duì)貼片加工過(guò)程的控制。此外，嚴(yán)格按照規(guī)范的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行貼片設(shè)計(jì)，也是防止這些問(wèn)題發(fā)生的關(guān)鍵。

SMT貼片加工中出現(xiàn)空洞、裂痕的原因有很多，主要包括以下幾個(gè)方面因素：

1、PCB焊層與元件焊端表層之間存在浸潤(rùn)不良的問(wèn)題。

焊料氧化；

3、當(dāng)焊接面上的材料具有不匹配的膨脹系數(shù)時(shí)，焊點(diǎn)在凝結(jié)過(guò)程中會(huì)變得不穩(wěn)定。

4、焊接過(guò)程中，我們沒有正確設(shè)置再流焊溫度曲線，導(dǎo)致焊音中的有機(jī)揮發(fā)物和水分未能在進(jìn)入回流區(qū)之前蒸發(fā)。

無(wú)鉛焊料存在的問(wèn)題包括高溫、界面張力大、粘度高。通過(guò)增加界面張力來(lái)增加焊料的黏性，會(huì)導(dǎo)致氣體在冷卻階段難以排出，進(jìn)而造成焊點(diǎn)中氣孔和空洞的比例增加。因此，在SMT貼片中，無(wú)鉛焊點(diǎn)通常會(huì)存在較多氣孔和空洞。

SMT貼片加工焊接不良

在大尺寸、多層板電路以及熱傳導(dǎo)率較大的元器件中，使用無(wú)鉛焊接的溫度通常比有鉛焊接更高，并且峰值溫度通常需要達(dá)到260℃左右。由于冷卻后與室溫的溫差較大，因此無(wú)鉛焊接點(diǎn)的應(yīng)力也較大。同時(shí)，由于有較多的IMC存在，當(dāng)在高溫或受強(qiáng)機(jī)械沖擊時(shí)，容易產(chǎn)生開裂現(xiàn)象，這是因?yàn)镮MC的熱膨脹系數(shù)較大。

QFP、在PCBA上，存在著Chp元件和BGA焊點(diǎn)空洞。這些空洞分布在焊接頁(yè)面上，會(huì)影響個(gè)別元器件與PCBA的連接強(qiáng)度。同時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)SOJ引腳焊點(diǎn)裂痕和BGA焊球與焊層頁(yè)面的裂痕缺陷。焊點(diǎn)裂紋和焊接頁(yè)面的裂痕都會(huì)對(duì)PCBA產(chǎn)品的長(zhǎng)期可靠性造成影響。

另一種類型的問(wèn)題是存在于焊接界面的微小孔洞，這些孔洞非常小，甚至只有通過(guò)掃描電子顯微鏡（SEM）才能被發(fā)現(xiàn)。這些孔洞的位置和分布可能是導(dǎo)致電連接失效的潛在原因。特別是在功率元件中，孔洞的存在會(huì)增加元件的熱阻，從而導(dǎo)致失效。

研究表明，焊接頁(yè)面的空洞（微孔）主要是由于銅的高溶解性導(dǎo)致的。由于無(wú)鉛焊料的熔點(diǎn)較高且含有較高含錫的焊料，與Sn-Pb焊料相比，銅在無(wú)鉛焊接過(guò)程中的溶解速度要快得多。無(wú)鉛焊料中銅的高溶解性會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)頁(yè)面產(chǎn)生“空洞”，隨著時(shí)間的推移，這些空洞可能會(huì)降低焊點(diǎn)的穩(wěn)定性。