深圳市靖邦电子有限公司

20年PCBA高端定制一站式优质服务商

1688网店

400-9309-399

您的位置: 首页 首页 » 靖邦新闻中心 » 资讯中心 » pcba技术文章 » PCBA焊接冷却的过程分析

PCBA焊接冷却的过程分析

返回列表
  • 来源:靖邦
  • 发布日期:2020-05-20 10:49:00
  • 加入收藏
  • 关注:

PCBA焊接从峰值温度至凝固点。

此区域是液相区,过慢的冷却速度相当于增加液相线以上的时间,不仅会使IMC迅速增厚,还会响焊点微结构的形成,对焊点质量的影响很大,例如,无铅Sn-Ag-Cu料和浸SnCu /OSP层的PCB焊盘焊接时,较慢的冷却率会增加 Ag3snCu6Sn5的形成Sn-Ag-Cu焊料与ENIG焊盘,会增加NiSn4的形成。较快的冷却率有利于降低IMC的形成速率

在凝固点220200℃之间快速冷却有利于非共晶系无铅料在凝固过程中减少塑性时间范围,如Sn-Ag-Cu焊料的熔点范围在20-216℃之间,塑性时间范围短,快速冷却固有利于形成细微的结晶颗粒,形成最致密的结构,有利于提高SMT焊点强度。缩短PCB组装板处在高温下的时间也有利于减少对热件的伤害

有研究对各种冷却斜率做了一系列工艺实验,其中一个实验是这样的;将一种特定的组装板,分为两组、采用两种不同的冷却速率进行再流焊。这两组前两个温区的升温速率和预热时间完全相同,只是在液相区采用两种截然不同的冷却速率,第一组采用慢速冷却速率,第二组采用快速冷却速率,然后进行比较。

回流焊温度曲线

从表中可以看出,在液相区,快速冷却能够缩短液相时间、减小PCB表面最大与最小元件的温差(T),还能遏制IMC的生长速度。

关于液相区快速冷却速率能够减小PCB表面最大与最小元件△ア的理论解释如下:采用快速冷却速率,热能被驱散到炉子中,而很少留在组装板中,这就使组装板能够快速冷却,同时没有内部热能线留在板中的现象发生而对于慢速冷却速率,组装板内部残留热能会释放到环境中,快速冷却速率比较,会使组装板与看似冷却的元器件继续保持一段高温的时间。虽然在两条曲线之间的△T只有1℃左右。但是对于要求苛刻的PCBA无铅工艺窗口也还是有一定影响的。

另外,也要看到快速冷却会增加焊点的内应力,可能会造成SMT贴片焊点裂纹和元件开裂。因为焊接过程中,特别是在焊点凝固过程中,由于各种材料(不同的焊料、PCB材料、CuNiFe-Ni合金)的热膨胀系数(CTE)或热性能的差异很大,如Sn-Ag-CuCTE15.517.1x10的负六次方/℃,Sn-PbCTE21ppm/℃,陶瓷的CTE5ppm/℃,PCB材料FR-4水平方向的CTE1115*10的负六次方/℃、垂直方向的CTE6080ppm/℃,环氧树脂的CTE也是6080ppm/℃。因此,在焊点凝固时由于相关材料的开裂,PCB金属化孔内镀层断裂等焊接缺陷。Sn-Ag-Cu合金从峰值温度至凝固点(245217℃)的降温速率一般控制在-2-6/s

回流焊温度曲线

②从焊料合金的固相线(凝固点)下方附近至100℃。

从焊料合金的固相线(凝固点Sn-Ag-Cu合金为216℃)至100℃的时间过长,一方面也会增加IMC的厚度,另一方面对于一些存在低熔点金属元素的界面(如有焊端含Bi镀层的无铅元件),可能会由于枝状结晶的形成而发生偏析现象,容易造成焊点剥离缺陷。为了避免枝状结晶的形成应加速冷却,从216100℃的降温速率一般控制在-2-4/s

100℃至再流焊炉出口。

主要考虑保护操作人员,一般要求出口处温度低于60℃。不同的炉子出口温度不一样,冷却速率高和冷却区长的设备,出口温度低一些。另外,理论界研究认为,无铅焊点在老化过程中,IMC的厚度还会增长。因此,从100℃至再流焊炉出口,时间过长也会微量增长IMC的厚度。

总之,冷却速率对PCBA焊接质量的影响是很大的,由于焊点内部的微观结构及对焊点、元件、印制板内部的缺陷从外观检测无法检测到。这将影响电子产品的长期可靠性。因此。有一个受控制的冷却过程非常重要。尤其对于非晶系无铅钎料,更要严格控制冷却速度。

推荐阅读

文章来源:靖邦

文章链接:https://www.cnpcba.cn

新闻资讯news CENTER

大家关注/attention

通讯设备SMT贴片加工
通讯设备SMT贴片加工
厚铜电源板 | PCB电路板
厚铜电源板 | PCB电路板
SMT贴片加工肺功能检测仪
SMT贴片加工肺功能检测仪
汽车主板控制器PCBA
汽车主板控制器PCBA
智能家居组件SMT贴片加工
智能家居组件SMT贴片加工
全国咨询热线:400-9309-399

靖邦快速通道

关于靖邦PCBA加工SMT加工PCB线路板元器件代采品质保障招聘中心资讯中心联系靖邦网站地图

深圳市靖邦电子有限公司  版权所有  备案号 : 粤ICP备14092435号-2
电话:400-9309-399  传真:0755-26978080   QQ:2355757343
地址:深圳市光明新区玉律村美景产业园1栋3楼  邮箱:pcba06@pcb-smt.net

粤公网安备 44031102000225号

扫一扫,更多精彩扫一扫,更多精彩