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真空回流焊是如何提升SMT焊接品质

发布时间:2020-10-22 浏览:次 责任编辑:晋力达

      真空回流焊是近年出现的回流焊接工艺;随着电子产品的功能不断增强,印制电路板的集成度越来越高,器件的单位功率也越来越大,特别是在通信、汽车、轨道交通、光伏、军事、航空航天等领域,大功率晶体管、射频电源、LED、IGBT、MOSFET 等器件的应用越来越多,这些元器件的封装形式通常为 BGA、QFN、 LGA、CSP、TO 封装等,其共同的特点是器件功耗大,对散热性能要求高,而散热焊盘的空洞率会直接影响产品的可靠性。


      贴片器件在回流焊接之后,焊点里通常都会残留有部分空洞,焊点面积越大,空洞的面积也会越大;其原因是由于在熔融的焊料冷却凝固时,焊料中产生的气体没有逃逸出去,而被“冻结”下来形成空洞。影响空洞产生的因素是多方面的,与焊膏选择、器件封装形式、焊盘设计、 PCB 焊盘表面处理方式、网板开孔方式、回流曲线设置等都有关系。


      由于受到空洞的影响,焊点的机械强度会下降,而且热阻增大,电流通路减小,会影响焊点的导热和导电性能,从而降低器件的电气可靠性。研究表明,电子产品失效约有 60% 的原因是由温度升高造成的,并且器件的失效率随温度的升高呈指数趋势增长,温度每升高 10℃失效率将提高一倍。


   

      在 IPC-A-610、IPC7095、IPC7093 等规范中,对于 BGA、BTC 类封装器件的焊点空洞进行了详细描述,对于可塌落焊球的 BGA 类器件,规定空洞率标准为 30%,而其它情况均没有明确标准,需要制造厂家与客户协商确定;对于大功率器件的接地焊盘,一些高可靠性产品的用户对空洞率的要求往往会高于行业标准,进一步降低到10%,乃至更低。


      因此,对于如何减少此类 SMT 器件焊点中的空洞,是提升产品质量与可靠性的关键问题之一。行业内目前有多种解决方案,如采用低空洞率焊膏、优化 PCB 焊盘设计、采用点阵式网板开孔、在氮气环境下焊接、使用预成型焊片,等等,但最终的效果并不不是很理想,针对大面积接地焊盘,但很难将空洞率稳定控制在 10% 以下。


      真空焊接工艺可以稳定实现 5% 以下的空洞率,是解决空洞率问题非常有效的手段;其中的真空气相焊技术,由于回流焊工艺原理与设备结构的原因,并不太适合大批量生产;