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溅锡的产生原因和预防办法

放大字体  缩小字体 发布日期:2009-12-07  浏览次数:331

溅锡的影响

虽然人们对溅锡可能对连接器接口有有害的影响的关注,还没有得到证实,但它仍然是个问题,因为轻微的飞溅“锡块”产生对连接器金手指平面的破坏。这些锡块是不柔顺的,锡本身比金导电性差,特别是遭受氧化之后。

第一个最容易的消除溅锡的方法是在锡膏的模板丝印过程。如果这个过程是产生溅锡的原因的话,那么通过良好的设备的管理及保养来得到控制,包括适当的丝印机设定和操作员培训。如果原因不在这里,那么必须检查其它方面。

水印污染 :其根本原因还未完全理解,虽然可能涉及许多根源。因为已经显示清洁的、未加工的、无锡膏的和没有加元件的板,在回流后也会产生水印污染,所以其中包括了许多的原因: PCB 制造残留、炉中的凝结物、干助焊剂的飞溅、清洗板的残留和导热金的变色等。

水印污染经常难于发现,但其对连接器接口似乎并无影响。事实上内存模块的使用者并不关心这类表面污染,常常看作为金的变色。

助焊剂飞溅:一般理解为,助焊剂水滴在回流炉中变成空中乱飞,分散和附着在整个板上,包括金手指。有两种理论试图说明助焊剂飞溅:溶剂排放理论和合并理论 ( 丝印期间的清洁再次认为有影响,但可控制 ) 。

  • 溶剂排放理论 :认为锡膏助焊剂中使用的溶剂必须在回流时蒸发。如果使用过高温度,溶剂会“闪沸”成气体 ( 类似于在热锅上滴水 ) ,把固体带到空中,随机散落到板上,成为助焊剂飞溅。

为了证实或反驳这个理论,使用热板对样板进行导热性试验,并作测试。使用的温度设定点分别为 190 ° C , 200 ° C 和 220 ° C 。膏状的助焊剂 ( 不含焊锡粉末 ) 在任何情况下都不出现飞溅。可是,锡膏 ( 含有粉末的助焊剂 ) 在焊锡熔化和焊接期间始终都有飞溅。表一和表二是结果。 $Page_Split$

表一、溶剂排气模拟试验

测试描述

材料

结果

助焊剂载体 ( 无粉末 ) 印于铜箔试样,放于设定为 190 ° C 、 200 ° C 和 220 ° C 的热板上

助焊剂载体 B

助焊剂载体 D

在试样上没有明显的助焊剂飞溅,第二次结果相似

将锡膏印于铜箔试样,放于设定为 190 ° C 、 200 ° C 和 220 ° C 的热板上回流

  • 锡膏 B : 90% 金属含量, Sn63/Pb37 , -325/+500
  • 锡膏 D : 92% 金属含量, Sn63/Pb37 , -325/+500

两种金属含量都可以看到助焊剂飞溅,金属含量较高的产生飞溅可能较少,但很难说。第二次结果相似

助焊剂 A : Kester244 ,助焊剂 B : 92 ,助焊剂 C : 92J ,助焊剂 D : 51SC ,助焊剂 E : 73D ,助焊剂 F : 75

表二、从金属焊接中的助焊剂飞溅模拟试验

测试描述

材料

结果

锡膏 ( 有粉末 ) 印于铜箔试样,放于设定为 190 ° C 、 200 ° C 和 220 ° C 的热板上

  • 锡膏 B , 90% , Sn63/Pb37 , -325/+500
  • 锡膏 D , 90% , Sn63/Pb37 , -325/+500
  • 在所有温度设定上,锡膏 B 明显比锡膏 D 湿润较快,结合更积极,结果助焊剂飞溅较多
  • 也看到锡膏 D 在所有温度上的助焊剂飞溅,但比锡膏 B 程度要小
  • 温度越高,飞溅越厉害

保温区 ( 干燥 ) 模拟 -- 锡膏印于铜箔试样,在设定不同的温度热板上预热不同的时间,保温范围 150 ° C~170 ° C ,时间 1~4 分钟。试样然后转到第二块热板上,以 220 ° C 回流,并观察助焊剂飞溅。

  • 锡膏 B , 90% , Sn63/Pb37 , -325/+500
  • 在较高温度下保温超过 2 分钟,减少或消除了助焊剂飞溅

Sn62 的锡膏和 Sn63 的锡膏比较,看是否 Sn62 较慢的结合速度会减少飞溅

  • 锡膏 B : 90% 金属含量, Sn63/Pb37 , -325/+500
  • 锡膏 B : 90% , Sn62/Pb36/Ag2 , -325/+500
  • Sn62 和 Sn63 都观察到助焊剂飞溅,飞溅数量的差别肉眼观察不出,观察到 Sn62 的结合速度较慢

助焊剂 A : Kester244 ,助焊剂 B : 92 ,助焊剂 C : 92J ,助焊剂 D : 51SC ,助焊剂 E : 73D ,助焊剂 F : 75

可以推断,如果助焊剂沸腾引起飞溅,那么当助焊剂单独加热时应该看到。可是,由于飞溅是在焊锡结合时观察到的,这里应该可找到其作用原理。测试说明溶剂排气理论不能解释助焊剂飞溅。

 
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