Miten juotospalloja syntyy piirilevyjen valmistuksen aikana

Juotospallot ovat yksi yleisimmistä virheistä SMT- ja reflow-juotosprosesseissa piirilevyjen valmistuksessa. Yleinen syy on juoksutteen tai kosteuden nopea haihtuminen juotospastasta korkeissa lämpötiloissa, jolloin sula juote roiskuu pieniksi palloiksi.

I. Yksityiskohtainen selitys syistä

1. Materiaaliset ja ympäristötekijät

Tämä on perustavanlaatuisin syy, joka liittyy ensisijaisesti juotospastan ominaisuuksiin ja säilytysympäristöön.

1) Juotospastan kosteuden imeytyminen (yleisin syy):

● Prosessi: Jos juotospastaa ei ole lämmitetty riittävästi jääkaapista ottamisen jälkeen (huoneenlämpöiseksi ja kosteuden tasapainottamiseksi) tai jos ympäristön kosteus on liian korkea, juotospasta imee kosteutta ilmasta.

● Tulos: Reflow-juottamisen aikana kosteus höyrystyy nopeasti ja laajenee, mikä luo höyrynpaineen, joka "räjäyttää" juotteen ennen sen sulamista ja muodostaa juotospalloja.

2) Fluksiformulaatio-ongelmat:

● Juotteen kiehumispiste liian alhainen/haihtuminen liian nopea: Nopea haihtuminen esilämmitysprosessissa aiheuttaa juotehiukkasten ennenaikaisen leviämisen.

● Aktivaattorin tuuletuksen väärä ajoitus: Juotteen sulamisen aikana muodostuu liikaa kaasua, joka aiheuttaa roiskumista.

2. Prosessi- ja suunnittelutekijät

Heijastuu pääasiassa painatuksessa, pinta-asennuksessa ja sapluunasuunnittelussa.

1) Liikaa juotospastaa (tulostusprosessi):

● Väärä sapluunan suunnittelu: Liian suuri aukko tai juotospallon suojakäsittelyn puute (esim. upotetut aukot, ruudukon segmentointi).

● Väärä tulostuspaine/-nopeus: Johtaa liialliseen juotosmateriaalin levitykseen tai reunan romahtamiseen, mikä puolestaan ​​johtaa liialliseen juotosmateriaalin levitykseen.

2) Liiallinen pinta-asennuspaine:

Juotospastan puristaminen juotospintojen ulkopuolelle ja tarttuminen juotosmaskiin luo juotospalloja uudelleensulatuksen aikana.

3) Saastuminen sapluunan pohjassa tai piirilevyn pinnalla:

Epäpuhtaudet (kuten jäännösjuotospasta, pöly) estävät sapluunan täydellisen irtoamisen piirilevyn pinnasta, mikä johtaa vääristyneisiin painettuihin kuvioihin ja liialliseen juotteeseen.

3. Lämpöprosessi ja asettelutekijät

Heijastuu reflow-juotoslämpötilan profiiliasetuksissa ja piirilevyn suunnittelussa.

1) Sopimaton uudelleenvirtauslämpötilaprofiili (prosessille kriittisin syy):

● Liian nopea esilämmitys: Tyypillinen "lämmityksen nousunopeus" (esim. >3 °C/s) aiheuttaa liuottimen/kosteuden nopean haihtumisen, mikä johtaa "popcorn"-efektiin.

● Riittämätön esilämmitysaika: Jos juoksutetta ei aktivoida riittävästi, haihtuminen johtaa jäännöshaihtuvien aineiden voimakkaaseen vapautumiseen uudelleenjuotusvyöhykkeelle.

2) Piirilevyjen suunnitteluun ja asetteluun liittyvät ongelmat:

● Vierekkäiset korkeat ja lyhyet komponentit tai riittämätön juotospisteiden välinen etäisyys aiheuttavat sulan juotteen työntymisen komponenttien pohjalle tai tiheästi pakattuihin pintajännityksen alaisina oleviin alueisiin, mikä aiheuttaa suuria juotospalloja.

● Juotosalustan tai juotosmaskin huono suunnittelu, mikä johtaa kohtuuttoman pitkälle juotteen kostutusreitille.

II. Systeemiset ratkaisut ja ennaltaehkäisevät toimenpiteet 

Yllä olevien syiden perusteella systemaattinen suljetun kierron säätö on tarpeen seuraavasti:

1. Materiaali- ja ympäristönhallinta

● Tarkka uudelleenlämmitys: Jäähdytetty juotospasta on lämmitettävä huoneenlämmössä (25±3°C) 4–8 tuntia suljetussa tilassa ennen käyttöä. Pakotettu uudelleenlämmitys kuumentamalla on kielletty.

● Normaali sekoittaminen: Lämmityksen jälkeen sekoita annetun ajan ja menetelmän mukaisesti tasaisen koostumuksen varmistamiseksi.

● Ympäristönsuojelu: Pidä työpajan lämpötila ja kosteus 22–28 °C:ssa ja suhteellinen kosteus 40–60 %:ssa.

2. Tulostus- ja sapluunaprosessin optimointi 

● Käytä juotospalloja muodostaville komponenttialustoille "juotospalloja estäviä" aukkoja (esim. koveraa tai käänteistä puolisuunnikkaan muotoista).

● Pienennä aukon kokoa asianmukaisesti (esim. pienennä pinta-alasuhdetta 5–10 %) juotoksen määrän tarkkaan hallitsemiseksi.

● Optimoi sapluunan suunnittelu.

● Varmista tulostuslaatu: Puhdista sabluunan pohja säännöllisesti, kalibroi painokone ja varmista vakaa lastapaine ja muotista irrotusparametrit.

3. Lämpöprosessin tarkka hallinta uudelleenjuottamisen aikana

● Lämpötilaprofiilin optimointi: Aseta mieto ja asteittainen esilämmitysalue ja säädä lämmitysnopeutta 1,0–2,0 °C/s. Liuottimien ja kosteuden täydelliseen ja asteittaiseen haihtumiseen voidaan lisätä ylimääräinen esilämmitysalusta (noin 150 °C, 60–120 sekuntia).

● Varmista tasainen kuumailmakonvektio: Huolla reflow-uunia säännöllisesti varmistaaksesi vakaan ilmavirran jokaisella lämpötila-alueella ja tasaisen piirilevyn lämmityksen.

4. Piirilevysuunnittelun yhteistyö

● Optimoi komponenttien asettelu ja vältä merkittävästi eri lämpökapasiteetteja omaavien komponenttien lähekkäisyyttä.

● Suunnittele tyynyjen koot ja väliseinät DFM-periaatteiden (Design for Manufacturability) mukaisesti.

III. Tutkimus- ja diagnostiset menetelmät

Kun tuotantolinjalla esiintyy juotospallo-ongelmia, on suositeltavaa noudattaa seuraavia vaiheita analysointia ja vianmääritystä varten:

1. Sijainti: Näkyykö juotospalloja tiettyjen komponenttien ympärillä vai satunnaisesti koko piirilevyllä?

2. Tarkastus: Tarkkaile juotospastan tulosteen muotoa ja paksuutta tarkkailemalla tai 3D SPI:llä; tarkista sabluunan puhtaus.

3. Analyysi: Vertaile ja analysoi hyvien ja viallisten tuotteiden uudelleenvirtauslämpötilaprofiileja, erityisesti esilämmitysvyöhykkeen osalta.

4. Tarkastus: Säädä todennäköisintä muuttujaa (esim. pidennä esilämmitysaikaa) ja suorita pienten erien tarkastus.

Ydinperiaate

Juotospallojen esiintyminen voi viitata systeemiseen epäsuhtaan koko prosessiketjussa. Vain tiukalla materiaalinhallinnalla, prosessiparametrien hallinnalla ja suunnitteluyhteistyöllä juotospallo-ongelmat voidaan systemaattisesti poistaa ja juotoksen laatu varmistaa.

Benlida on valmistanut piirilevyjä 14 vuoden ajan ja tarjonnut myös piirilevyjen kokoonpanopalveluita. Yli vuosikymmenen ajan olemme jatkuvasti optimoineet piirilevyjen SMT-kokoonpanoprosesseja ja keskittyneet laadunvalvontaan. Nyt olemme luoneet kypsän johtamisjärjestelmän ja suunnittelulaadun tiimin varmistaaksemme jokaisen prosessivaiheen ja tarjotaksemme korkealaatuisia piirilevyjä ja piirilevyjen kokoonpanopalveluita maailmanlaajuisille asiakkaille!