三、PCB和IC脚焊锡性对SMT锡膏焊接影响
SMTIC脚焊接除了和锡膏印刷钢板有密切的关系外,另外一个影响SMT焊接因素为IC零件脚之焊接。以前使用CFC清洗锡膏时,可在锡膏内加入较多flux或活性较强之flux,因为焊接后可用CFC将flux清洗掉,不会残留flux,当然表面绝缘阻抗就很高,电性相当的好。后来改用水洗flux使焊接更好,因为水洗锡膏之flux活性很强,假如零件焊锡性不良那也没有关系,还是可以焊接很好。但水洗锡膏之flux活性较强,对于零件平贴PCB且密度又高,要清洗干净实在不容易,因为水洗锡膏之活性很强,如果有一点点洗不干净,那零件表面绝缘阻抗一定降低,且极易腐蚀零件。 免洗制程所用锡膏含flux之固体含量低而且活性又低,所以对零件焊锡性的要求就提高,如此才能焊接得好。 图7中箭头1显示IC脚侧面有较多锡,且PCB焊点非常光亮,可见此焊接相当不错。因为PCBbondingpad上锡膏可能沿着IC脚跑到侧面,所以我们可以在IC脚之侧面看到较多的锡。 SMT利用锡膏把PCB和IC脚连接,此可用图8来推测,在箭头的地方看到PCB上面有和bondingpad平行之直线,此直线指向IC脚。这种现象说明在焊接时,印在PCBbondingpad上面的锡膏在reflow时,因毛细管现象,锡就会沿着PCBbondingpad跑至IC脚和PCBbondingpad接触地方,将IC脚与PCBbondingpad焊接,所以可看到PCBbondingpad有锡流至IC脚之痕迹。如果在PCBbondingpad上面没有IC零件的脚就应该没有此痕迹,且锡就不会流动均匀的分布在整个PCBbondingpad上面。
三、焊锡性不良分析
前面提过在SMT制程焊接良好的情况下,PCBbondingpad上面锡会因毛细管现象由PCBbonding跑到IC脚与PCB接触。图9为SMTIC脚与PCBbondingpad焊接不良的情况,此为一个电性失败的样品,在PCBbondingpad和IC脚有电性open之现象。图9箭头1可见到有些白色结晶物,其主要原因为IC脚焊锡性不良无法和锡膏焊接,使锡膏和PCB结合,其锡膏之flux就跑到PCB和IC脚中间,当用力将IC脚推开,就可看到白色flux之结晶。在箭头2处可见到有一块锡,此为PCBbondingpad之锡膏在reflow之后留下来,当IC脚的焊锡性不良,在锡膏reflow时锡并无法被吸到IC脚和PCBbondingpad接触之处,锡就留在原来地方,锡块旁边还可看到辐射线状之flux于箭头上。正常reflow之后如图8所示,PCBbondingpad之锡膏在reflow后因毛细管现象跑到IC脚和PCBbondingpad接触,而留在PCBbondingpad上面,这种现象主要原因可能因为IC脚焊锡性不良所造成。 在图10箭头1、2、3为IC脚和PCB做电性测试时为断路,此箭头前端可看到bondingpad有一块膏锡,而图10箭头4、5做电性测试为通路,其箭头所指处并没有锡块,可见箭头1、2、3的不良原因同前面图9为IC脚焊锡性不良,无法将锡吸过去所留下来。 在图11箭头1、2之PCBbondingpad和IC脚做电性测试为断路,在图11箭头3、4之PCBbondingpad和IC脚电性测试为通路,在这些箭头中很明显可见到箭头3、4之PCBbondingpad焊接良好,具光亮金属表面,但箭头1、2之PCBbondingpad焊接不好,并未见到光亮之金属表面。箭头3、4之光亮焊接表面,如图8所示PCBbonding锡膏在reflow时,锡和PCB接合良好,此因毛细现象使锡膏跑至PCBbondingpad和IC脚接触的地方,但图11箭头1、2可能是PCBbondingpad焊锡性不良,锡膏在reflow时无法和PCB接合而跑到PCBbondingpad和IC接脚,而此锡膏在reflow时形成小锡球留在PCBbondingpad上或跑掉。这些小锡球如果跑到bondingpad之间易造成表面绝缘阻抗变小,严重则形成短路。在图12箭头1之bondingpad和IC脚之电性测试为断路,且在PCBbondingpad上面可看到锡膏在reflow后无法和PCBbondingpad结合之锡球,此现象如同前面图11所说明。而在箭头2区域之电性为通路,在PCBbondingpad有光亮金属表面代表wetting良好。
四、结论
免洗制程使用锡膏其助焊能力并不是很强,所以对零件、板及制程条件等要求就应特别注意。本计画另一部份探讨使用锡膏将PCB和IC焊接之机构,进一步推测产品焊接不良可能原因,从研究过程推测以下结论:(1)钢板孔内愈没有undercut及表面越细,则印出来锡膏品质就会愈好,对产品电器性质也较好。(2)相同钢板印愈多次其锡膏外形愈不好,对焊接结果也不好,在印多次之后就必须用布擦拭,从实验结果得知每5~10次擦拭一次,最符合经济及品质之效益。锡膏如果停在孔内太久易固化变质,不易清洗干净,所以隔夜不用之钢板要彻底清洗。(3)相同钢板,使用相同厂牌不同型号或不同厂牌之锡膏,其所印刷锡膏的外形也会有所不同。(4)IC和PCB之焊接品质除了和印刷技巧有关外,另外与零件焊锡性之关系也很大