焊剂残留物在不同的条件下形成不同的形态,一般再流焊接完成后,焊膏中焊剂残留呈玻璃态,但如果焊点形成的环境比较封闭,就会形成粘稠状的松香膜,我们称之为“湿”的焊剂残留物。如果焊点在高温高湿环境下存放时间比较长,有可能形成白色粉状结晶物。不管是“湿”的还是白色粉状结晶状态,这些残留物吸潮后,活化剂中的游离离子(H+)释放出来并在偏压作用下迁移,从而使绝缘电阻能降低到106Ω以下。
焊点在敞开环境下,再流焊接时,焊膏中的溶剂、部分活化剂等会完全挥发掉,形成“干”,的松香膜,它将未反应完全或未分解、未挥发的活化剂“固”住,起到了防止焊剂残留物腐蚀的作用。但是,随着元器件封装的底部面阵化,特别是QFN、LGA封装,焊膏再流时排气通道越来越不畅通,有可能造成焊膏中的溶剂、活化剂等难以充分挥发,形成“湿”的焊剂残留物,使得残留物中的离子态物质能够自由移动。如果存在于有压差的两个引出端,将发生漏电甚至电迁移现象,其绝缘电阻将小于106Ω。
通常情况下,对于QFN,不需要做特别的设计考虑,由于其尺寸比较小,一般不会形成“湿”焊剂残留物现象;对于LGA,可以采用焊盘周导通孔不塞孔或焊盘不阻焊的设计。原则上,如果不是因为尺寸的限制,尽可能不选用LGA封装。开发LGA封装,主要是IC厂家出于对降成本的考虑,对焊接而言没有任何好处,不仅焊接良率不高,焊点的可靠性也不高。
( 1)印刷时的焊膏结块现象,主要见于密封印刷头的印刷过程,是由于焊膏焊粉受到四周的摩擦,焊粉表面的氧化物容易被去掉,焊膏越来越干所造成的。对于焊膏,我们希望印刷操作周期内能够保持性能稳定,焊剂与焊粉不发生反应。
(2)焊锡飞溅主要是焊膏中溶剂沸点比较低所引起的。
(3)对于LGA的焊接,可以采用无卤焊膏(活性比较低,湿的残留物也能够满足SIR的要求),但焊接的缺陷如球窝比较高;选用含卤的焊膏,活性比较强,焊接良率比较高,但可能漏电。
( 4)水溶性焊膏/焊剂。设计水溶性焊膏,就是为了不用VOC类有机溶剂,而能够采用去离子水进行清洗。水溶性焊膏的配方是按清洗工艺设计的,增加了活化剂,因此使用后必须进行清洗。一般免洗焊膏不采用水溶性设计,因为没有意义,同时有危害。能够用水进行清洗,就一定吸潮, 吸潮就会降低绝缘电阻。
( 5 )免洗焊膏的三防涂覆。一些产品要求高的可靠性,需要进行三防涂覆。问题是,目前绝大多数产品使用了免洗焊膏,那么三防涂覆时还要不要进行清洗呢?不清洗有什么风险?这是业界一直争议的一个问题。研究表明可以直接在免洗单板上进行三防涂覆,但是需要做涂料与焊剂残留物的兼容性测试。
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