电路板在再流焊后,用X射线进行分析。
第二阶段(焊膏N)比第一阶段简单,它使用尺寸较小、有132个输入/输出的芯片级封装(CSP),用SAC球脚,贴装在测试电路板上。只用一个包含预热的温度曲线,使用预热温度较低的温度曲线和温度线性上升的温度曲线。然后再用X射线系统來分析整块电路板。
实验结果
在分析焊锡膏形成气泡的性能时,要考虑两个因素:气泡的尺寸分布和气泡总数。许多小气泡对可靠性的影响远低于一个大气泡。对记录数据进行了分析,得到不同表面涂层和温度曲线的气泡尺寸分布和气泡总数。用简单的统计方法来确定,看起来很明确的差别从统计的角度讲是否非常大。对于W焊膏,焊盘使用不同的表面涂层、用不同的温度曲线时气泡尺寸的分布。检查数据说明,在不同焊盘上、用三种温度曲线时,气泡尺寸分布存在根本性的差别。除铜焊盘外,用线性温度曲线时,产生的气泡比较小,大气泡就较少。把线性温度曲线用于铜焊盘时,所有尺寸的气泡都比较少。对于两条包含预热区的温度曲线,气泡分布曲线非常接近,拖着长长的尾巴,一个气泡的体积达到球脚体积的十分之一。一般说来,用预热温度高的温度曲线时,所有尺寸的气泡比用预热温度低的温度曲线所产生的气泡多。不过,气泡尺寸的分布曲线不能说明焊点中的气泡总数,不能对不同的温度曲线进行比较,应该看看气泡总数。
图1 用于研究气泡的再流焊温度曲线。
气泡尺寸的分布曲线非常接近,但是把气泡数据汇总起来得到每个焊点的气泡总数,就可以看出焊锡膏N和焊锡膏W在不同的温度曲线下的差别(图2a和b)。实验表明,对于焊锡膏W,用不同炉温曲线的统计结果是不同的,对于焊锡膏N,线性炉温曲线和预热温度底的炉温曲线的统计结果差别也非常大。对于焊锡膏W,数据表明,气泡增多是与未进入熔化阶段时温度的升高有关。而焊锡膏N则相反。这充分地说明每一种焊锡膏都有自己的特点,需要区别对待。对于焊锡膏W,气泡增多与炉温曲线预热温度升高的有关,这说明,在预热阶段,粉末表面的氧化程度增大。由于微粒表面的氧化程度上升,把活性剂用完了;在焊锡膏的温度达到熔化温度时已经没有活性剂可以用来减小金属的表面张力,因而在凝结时蒸汽跑不掉。焊錫膏N则不同,很可能是由于温度升高,使得挥发性材料挥发掉,同时(或者是)在达到或者超过焊料熔化温度时,材料变得不稳定,产生反应,因而气泡減少。