Nejlepší tipy, jak zabránit dutinám při pájení BGA s reflow troubou

Aby se předešlo dutinám při pájení BGA při použití zařízení od výrobce přetavovací pece v Číně , je důležité nastavit přesný profil přetavení. Vyberte si vysoce kvalitní pájecí pastu a pečlivě kontrolujte úroveň vlhkosti. Vždy dodržujte osvědčené postupy pro manipulaci s materiálem a řízení procesů. V moderních továrnách na elektroniku jsou dutiny v pájených spojích BGA obvykle udržovány pod 25 %, aby byl zajištěn spolehlivý výkon. Velké nebo seskupené dutiny mohou oslabit pájené spoje a snížit jejich životnost , zejména při pájení BGA v procesu přetavení. Je důležité pečlivě sledovat každý krok, protože umístění a velikost dutin může ovlivnit kvalitu i životnost vašeho pájení. Mnoho výrobců přetavovacích pecí v Číně nyní nabízí pokročilá řešení, která pomáhají minimalizovat dutiny během pájení BGA.

Klíčové věci

· Nastavte profil reflow správným teplem a časem. To pomáhá snižovat mezery a vytváří silné pájecí klouby. Použijte dobrou pájkovou pastu a manujte ji správným způsobem. Tím se zastaví plyny a voda z uvěznění a způsobující dutiny. Konstrukce šablony, aby plyny mohly během pájení uniknout. To pomáhá zastavit velké mezery pod BGA. Před párováním udržujte vlhkost a pečte části. To odstraňuje vodu a zabrání praskání kloubů. Zkontrolujte pájecí klouby pomocí rentgenových nástrojů pro nalezení skrytých dutin. Udržujte úrovně prázdnoty pod navrhovanými limity pro lepší spolehlivost.

Pájení BGA: Zabraňte vzniku dutin

Proč záleží na dusech

Když provádíte pájení BGA, musíte sledovat mezery. Voids jsou malé kapsy plynu nebo toku uvnitř pájecího kloubu. Tyto mezery mohou oslabit kloub a způsobit jeho selhání později. Pájné kloubní vyprazdňování ztěžuje kloub pohybovat teplem a elektřinou. Pokud ignorujete pájecí mezery BGA, vaše zařízení nemusí fungovat dobře nebo by mohlo přestat fungovat. Mnoho výrobců elektroniky stanovilo přísná pravidla pro voiding, aby věci udržovaly spolehlivé. Vždy byste se měli pokusit zastavit mezery a udržovat pájecí dutiny kloubů pod povoleným limitem.

Tip: Často kontrolujte svou práci, abyste včas našli mezery v pájce bga a zastavili běžné vady bga.

Hlavní příčiny mezer v pájení BGA

Prázdnosti můžete zastavit lépe, když víte, jak k nim dochází. Bga pájky obvykle začínají během procesu přetavení. Když se pájka roztaví, snaží se přilnout k podložce a pájecí pastě. Někdy se tavidlo v pastě zachytí , pokud vnější strana hrbolu přilne rychleji než vnitřní. Toto zachycené tavidlo se změní na páru a vytvoří tlak, ale pájka nemusí zůstat roztavená dostatečně dlouho, aby se pára dostala ven. To způsobí, že bga pájka uvnitř spoje.

Hlavní příčiny prázdnoty jsou:

1. Chyby tisku pájecí pasty, které nanášely na podložku příliš mnoho nebo příliš málo pasty.

2. Profily špatné reflow pece, které nedávají dostatek času na odchod plyny.

3. Použití pájkových past s vysokým tokem bodu varu, které zachycují páru.

4. Špinavé části nebo PCB, které brání pájce v doleva.

5. Nesprávné skladování nebo manipulace s pájecí pastou, což ji mění a způsobuje více dutin.

Můžete snižovat mezery stanovením svého profilu Refrow , výběrem pájecích past na nízkém vzetí a udržováním procesu čistých. Mnoho odborníků říká, že používá pomalou teplotní rampu a delší dobu namočení. Pro pájení BGA bez olova byste měli zaměřit na maximální teplotu asi 245 ° C pro desky s částmi na nich. Vakuově asistovaný reflow vám také může pomoci zastavit dutiny vytažením zachycených plynů. Vždy zkontrolujte svůj proces a materiály, abyste udrželi nízké prázdnoty BGA a prodloužení kloubů vydrží déle.

Optimalizace profilu Refrow

Zdroj obrázku: pexels

Vylepšení profilu přetavení je skvělý způsob, jak snížit pórovitost pájeného spoje v sestavách BGA. Během pájení přetavením musíte hlídat teplotu, čas a vzduch. To vám pomůže získat pevné a spolehlivé klouby. Pokud pečlivě změníte nastavení teploty přelivu, můžete získat méně dutin a váš proces bude stabilnější.

Kontrola teploty

Pro každý krok pájení přetavením musíte zvolit správnou teplotu. Začněte s pomalým náběhem, asi 1 °C až 3 °C za sekundu . Tím je deska chráněna před tepelným šokem a plyny mohou odcházet. Většina výrobců uvádí, že pro malé pájecí pasty nebo BGA s jemnou roztečí se používá rychlost náběhu 1–2 °C/s. To pomáhá zastavit problémy, jako je pájení míčků a náhrobky.

Ve fázi namočení udržujte teplotu mezi 155 ° C a 185 ° C po dobu 30 až 120 sekund. To umožňuje rovnoměrně zahřívat desku a díly. Ale pokud namočíte příliš dlouho nebo příliš horké, můžete získat více oxidace a dutin. Pro fázi píku nastavte teplotu mezi 230 ° C a 245 ° C pro pájení bez olova. Ujistěte se, že vrchol je nejméně o 15 ° C vyšší než bod tání pájky. Držte to po dobu 45 sekund nebo více. To pomáhá pájce dobře držet se a umožňuje úniku plynů.

Tip: Umístěte termočlánky na různá místa na BGA a PCB. To vám pomůže kontrolovat teplo a snižuje pravděpodobnost vzniku dutin v pájeném spoji.

Načasování a setrvání

Čas je velmi důležitý při pájení reflow. Čas nad Liquidus (TAL) je nejvíce důležitý pro to, aby tok fungoval a snižoval dutiny. Pokuste se udržet TAL mezi 60 a 90 sekundy. To dává toku čas na čištění oxidů a umožňuje plyny vystoupit, než pájka ztuhne.

Neuspěchejte kroky. Pokud jedete příliš rychle v rampě nebo namočíte, zachytíte plyny uvnitř spoje. Pokud necháte namáčení nebo špičku trvat příliš dlouho, můžete si poranit citlivé části nebo způsobit jiné problémy. Je potřeba hlídat čas na každém kroku a někdy zkoušet různé způsoby. Mnoho odborníků tvrdí, že k dokonalosti profilu je potřeba cvik, ale tyto tipy vám pomohou dosáhnout dobrých výsledků.

Použití dusíku a kyseliny mravenčí

Vzduch uvnitř pece reflow je důležitý pro kvalitu pájecího kloubu. Dusíkový plyn vytlačí kyslík a zastaví oxidaci. Díky tomu je čistší a silnější pájecí klouby. Dusík také pomáhá pájce šířit se a snižuje počet dutin v sestavách BGA a jemných hřištích.

Pára kyseliny mravenčí je dalším způsobem, jak snížit mezery během pájení. Pokud používáte kyselinu mravenčí ve vakuové reflowské peci , vytvoříte redukční vzduch, který čistí oxidy z částí, pájkových kloubů a povrchů PCB. To pomáhá pájce lépe se držet a dělá méně dutin. To je velmi důležité pro pokročilé balení BGA. Velká průmyslová odvětví, jako je Aerospace a Automotive, používají tuto metodu k splnění přísných pravidel pro spolehlivost.

Poznámka: Vždy zkontrolujte hladinu kyslíku a změňte kyselinu mravenčí a časy namočení, abyste získali nejnižší meze pro prázdnotu.

Pokud dobře řídíte teplotu, čas a vzduch, můžete snížit dutinu pájeného spoje a učinit vaše sestavy BGA spolehlivější. Pamatujte, že pro stabilní a vysoce kvalitní pájení přetavením je zapotřebí tepelné profilování a jemné doladění vašeho procesu .

Pájecí pasta a materiály

Formulace pasty

Výběr správné pájecí pasty pomáhá zastavit mezery při pájení bga. Pasta by měla obsahovat správnou směs rozpouštědel . To umožňuje, aby se plyny dostaly ven, když ji zahřejete. Zabraňuje tomu, aby uvízli uvnitř. Dobré smáčení znamená, že pasta může podložku dobře vyčistit. To pomáhá vytvářet silné pájecí kuličky. Pokud použijete pastu s dobrým povrchovým napětím, lépe se roztírá a vytváří méně dutin. Tavidlo by nemělo obsahovat příliš mnoho netěkavých látek. Pokud je ho příliš mnoho, může zabránit padání kuliček pájky a zachytit plyny. Zkuste najít pájecí pastu s kalafunou, která taje při nízké teplotě. To pomáhá tavidlu dobře fungovat během přetavování. Použití menšího množství kalafuny než normálně umožňuje aktivátorům pracovat včas. Zabraňuje také slepování kuliček pájky.

Tip: Vždy si přečtěte technický list vaší pájecí pasty. Výrobce uvede seznam věcí, které pomáhají snížit dutiny při pájení bga.

Skladování a manipulace

Správné skladování a manipulace s pájecí pastou udržuje bga pájené spoje v bezpečí. Vložte pájecí pastu na chladné a suché místo. Udržujte díly a desky plošných spojů v čistém prostoru, abyste zabránili nečistotám a rzi. Dodržujte pravidla úrovně citlivé na vlhkost, abyste předešli problémům s vodou. Používejte ESD bezpečnost, když se dotýkáte jakýchkoli materiálů. Když tisknete pájecí pastu, použijte dobré šablony. Ujistěte se, že otvory odpovídají vašemu rozložení bga. Kontrolujte, kolik pájecí pasty použijete. Měla by pokrývat asi polovinu až většinu podložky . Pomůže vám to pokaždé dosáhnout stejných výsledků. Vždy nastavte svůj profil přetavení tak, aby odpovídal pájecí pastě a dílům. Použití dusíku v troubě může také pomoci zastavit rez a snížit dutiny.

Konzistence aplikace

Udržování konzistentního nanášení pájecí pasty je nezbytné pro výrobu pevných a spolehlivých pájených spojů BGA, zejména v elektronických systémech, které vyžadují stabilní výkon, jako jsou zařízení využívající dvoubodový bezdrátový síťový most pro vysokorychlostní přenos dat. Dutiny se mohou objevit, když plyny generované během procesu přetavování nemohou správně unikat. Pokud je aplikováno nedostatečné množství pájecí pasty nebo tavidla, může se zvýšit množství zachycených plynů a vést k vyšší tvorbě dutin. Typ, aktivita a síla tavidla v pájecí pastě hrají rozhodující roli při řízení uvolňování plynu a minimalizaci defektů. Když tavidlo není dostatečně silné, plyny mohou zůstat zachyceny uvnitř pájeného spoje, což snižuje spolehlivost. U keramických obalů BGA je obvykle vyžadováno větší množství pájecí pasty, protože tyto obaly poskytují menší objem pájky ve srovnání s jinými typy obalů. Správná konzistence aplikací pomáhá zajistit trvanlivá spojení a dlouhodobou spolehlivost v pokročilých elektronických aplikacích, včetně systémů pro bezdrátové sítě typu point-to-point .

POZNÁMKA: Před reflow vždy zkontrolujte pájecí pastu. Pokaždé, když to pokaždé snižuje mezery a zlepší to pájení BGA.

Manipulace s vlhkostí a komponentami

Komponenty pečení

Před párováním musíte udržet vlhkost od komponent BGA. Pokud se voda dostane do pájkových kuliček, může během reflow udělat dutiny. Pokud si myslíte, že vaše díly BGA mají vlhkost, pečte je, než je použijete. Pečení vytáhne vodu a pomáhá zastavit praskliny nebo vrstvy od loupání. Většina odborníků tvrdí, že pečejí díly BGA při 125 ° C po dobu 24 hodin, pokud byli ve vzduchu příliš dlouho nebo pokud si nejste jisti skladováním. Vždy dodržujte pravidla od výrobce a skupin jako IPC a JEDEC. Uložte své díly BGA do speciálních sáčků se suchovacími balíčky. Udržujte vlhkost pod 40% RH. Po reflow se nepokoušejte opravit poškození vlhkosti pečením. Jakmile dojde k poškození, nemůžete to zrušit. Po pájení pomocí rentgenového nebo C-SAM hledejte skryté dutiny nebo praskliny.

Tip: Je lepší problémy zastavit, než je opravit. Před přetavením vždy upečte a skladujte díly bga správným způsobem.

Regulace vlhkosti

Musíte udržovat nízkou vlhkost ve vaší pracovní oblasti, abyste zastavili mezery při pájení BGA. Vysoká vlhkost může způsobit tok pod částmi nasákne vodu. To může tvořit filmy, které způsobují více dutin a způsobují, že klouby jsou méně silné. Pokud má váš pracovní prostor malé mezery nebo těsné konektory, může zachycený tok a špatný průtok plynu zhoršit. Udržujte místnost v suchu a použijte dobrý průtok vzduchu, aby pomohl plynům dostat se během pájení. Lepší outgassing a inteligentní design , jako jsou větší prostory mezi částmi, také pomáhají snižovat tok a dutiny. Vždy zkontrolujte pracovní oblast a v případě potřeby změňte věci, aby vaše klouby BGA byly silné.

· Vlhkost může způsobit:

o Prázdné prostory uvnitř kuliček pájky nebo ve spojích

o Zachycené plyny

o Klouby, které se zmenšují a prasknou

o Vzduchové kapsy z průchodů

Poznámka: Pokud se budete řídit pravidly IPC-610D a IPC-7095A , můžete zachovat prázdnotu na bezpečné úrovni.

Šablona a umístění

Návrh šablony

Dutiny při pájení bga můžete snížit změnou designu šablony . Když tisknete pájecí pastu, měli byste vytvořit cesty pro únik plynu pod bga. Použijte vzory jako 5 kostek, okenní tabule, šrafování nebo radiální tvary . Tyto vzory pomáhají plynům odcházet, než pájka ztvrdne. Pokud máte tepelné podložky, rozbijte velké oblasti pájecí pasty pomocí šrafovacích vzorů. To umožňuje uniknout zachycenému plynu a udržuje spoj pevný.

· Velké otvory šablony rozdělte na menší. Například použijte čtyři malé otvory místo jednoho velkého.

· Udělejte oprávnění kolem otvorů. Tím se zastaví pájecí pastu v proudění do průchodů a způsobuje dutiny.

· Zkuste silnější šablonu, např. 0,2 mm, ale zachovejte stejný objem pájecí pasty. To poskytuje více prostoru pro únik plynu.

· Používejte agresivní tavidlo s menšími dělenými otvory a bez pájecí masky. Tato metoda funguje dobře a nepřináší náklady.

Tyto změny vám pomohou vyhnout se mezerám a usnadní přepracování bga. Nemusíte měnit pájecí pastu ani profil přetavení. Stačí si upravit šablonu.

Umístění pájecí kuličky a pasty

Během přepracování BGA musíte dávat pájecí koule a pájecí pastu. Pokud používáte příliš mnoho nebo příliš malé pájecí pasty, můžete získat slabé klouby nebo extra dutiny. Vždy zkontrolujte, zda pájecí koule sedí na správném místě na podložkách. Použijte šablonu , která odpovídá vašemu rozložení BGA. To vám pomůže získat na každé podložce stejné množství pájecí pasty.

Dobrý proces umístění vám pomůže vyhnout se studeným kloubům. Studené klouby dochází, když pájka plně neroztaví. To může vést k přepracování BGA později. Měli byste použít stabilní ruku a správné nástroje pro umístění pájkových koulí a pájecí pasty. To udržuje vaše klouby BGA silné a připravené k přepracování v případě potřeby.

Deformace komponenty

Deformace komponent může způsobit velké problémy při přepracování bga. Pokud se vaše bga nebo deska během zahřívání ohne, můžete vidět nerovnoměrné pájené spoje nebo nadbytečné dutiny. Deformace může zvednout některé kuličky pájky z podložky, čímž se spoj oslabí. Měli byste kontrolovat teplotu přelivu a používat pomalé zahřívání, abyste zastavili deformaci.

· Skladujte díly bga ploché a suché.

· Použijte přepracovanou stanici s rovnoměrným vytápěním.

· Zkontrolujte deformaci před a po přepracování.

Pokud vidíte deformaci, možná budete muset upravit proces nebo vyměnit součást. Opatrné zacházení a správné nástroje vám pomohou vyhnout se problémům s přepracováním a udržet vaše spoje bga spolehlivé.

Vakuové přetavení pro vyprázdnění pájeného spoje

Jak funguje vakuový reflow

Vakuové přetavení je speciální způsob, jak se zbavit zachycených plynů. Pomáhá snížit dutiny v pájených spojích. Svou sestavu bga vložíte do reflow pece , která vytvoří vakuum. Když se pájka roztaví, trouba vytáhne vzduch. To umožňuje plynům a tavidlům opustit pájený spoj. Skončíte s méně dutinami a silnějšími klouby.

Můžete změnit, jak dlouho a jak silné je vakuum. Většina pecí používá vakuum hned po roztavení pájky. To umožňuje pájce zaplnit prostory, zatímco plyny unikají. Tato metoda funguje dobře pro balíčky bga a další části, které musí být velmi spolehlivé. Uvidíte mnohem méně vyprázdnění než při normálním přeformátování. Mnoho lidí má při vakuovém přetavení dutiny pod 2 % . Normální přetavení často ponechává 10 % nebo více.

Tip: Pečlivě sledujte cyklus vysávání. Příliš mnoho vakua nebo špatné načasování může způsobit rozstřik nebo nerovné spoje.

Kdy použít vakuové přetavení

Vakuový reflow není pro každou práci nutný. Použijte jej, když potřebujete velmi nízké dutiny nebo když normální reflow nefunguje dostatečně dobře. Studie ukazují, že vakuové reflow v těchto případech nejvíce pomáhá:

· LED sestavení, kde pro dobrý tepelný průtok a dlouhou životnost není potřeba téměř žádné dutiny.

· Pájení BGA s vysokou relibilitou, stejně jako v automobilech nebo letadlech.

· Projekty, kde normální pájecí pasta a tavidlo nevytvářejí dostatečně malé dutiny.

· Pokud pro nejlepší výsledky musíte mít mezery pod 2%.

Vakuové přetavení poskytuje lepší spoje, ale stojí to více a vyžaduje více kroků. Můžete pracovat pomaleji a potřebujete více trénovat svůj tým. Odborníci říkají, že musíte svůj proces dobře naplánovat, abyste zastavili rozstřikování nebo dlouhé cykly.

Poznámka: Vakuové přetavení je nejlepší, když vaše práce vyžaduje práci navíc a náklady. Pro většinu bga pájení může stačit dobrý profil přetavení.

Zkontrolujte a otestujte mezery v pájení BGA

Rentgenová a vizuální kontrola

Musíte si dobře zkontrolovat klouby, abyste se ujistili, že fungují. Pohled na ně vám pomůže najít praskliny nebo hrbolatou pájku na vnější straně. Ale nemůžete vidět dovnitř kloubu pouhým očima. Pro skryté problémy potřebujete speciální nástroje. Rentgenová kontrola vám umožní podívat se dovnitř kloubu. Pomáhá vám najít dutiny nebo praskliny, které by mohly zlomit spoj. Nové rentgenové přístroje využívají chytrý software k rychlému a správnému měření dutin. Můžete dokonce vytvořit 3D obrázky, abyste viděli, kde je každý problém.

Zde je tabulka, která ukazuje, jak fungují různé metody inspekce :

Jak dobře tyto metody fungují, můžete vidět v tabulce níže:

Rentgenová kontrola je nejlepší způsob, jak najít a změřit dutiny bez porušení kloubu. Ke čtení rentgenových snímků potřebujete vyškolené lidi nebo chytré programy. Pouhý pohled na kloub nestačí k nalezení skrytých dutin. K dobré kontrole spojů bga používejte vždy oba způsoby. Pokud vynecháte mezeru, můžete získat studený pájený spoj, který by se mohl později zlomit.

Přijatelné úrovně prázdnoty

Musíte znát pravidla, kolik dutin je v kloubech v pořádku. Většina pravidel tvrdí, že největší oblast prázdnoty by měla být menší než 25% kloubu , jak je vidět na rentgenových obrázcích. Některé nové zprávy tvrdí, že v některých případech je v pořádku až 30%. Pro důležité podložky odborníci říkají, že nechají prázdnoty pod 10% až 25%, v závislosti na tom, kde jsou.

Vždy byste měli zkontrolovat své klouby, abyste se ujistili, že dodržují tyto limity. Pokud vidíte mezery větší než jedna třetina velikosti míče, musíte proces opravit. Udržování dutin v bezpečném rozsahu pomáhá zastavit selhání a vytváří silné a dobré klouby.

Můžete získat dobré pájení BGA, pokud budete ovládat svůj proces a používat dobré materiály. Zkuste použít menší otvory pro šablony a méně pájecí pasty, když provádíte přepracování bga. Prodlužte kroky předehřívání a namáčení, aby mohly odcházet plyny. Vždy vybírejte vysoce kvalitní pájecí pastu a nastavte svou přetavovací pec správným způsobem. Pro přepracování bga udržujte vzduch suchý a přemýšlejte o použití vakuového přetavení , abyste získali co nejméně dutin. Seznamte se s novými pájecími slitinami, lepším tavidlem a chytrými továrními nástroji . Pokud budete neustále zlepšovat proces přepracování, vaše spoje zůstanou pevné a budou mít méně dutin.

FAQ

Co způsobuje většinu dutin při pájení BGA?

Často vidíte dutiny kvůli zachyceným plynům z pájkového toku pasty, špatných profilů reflow nebo příliš velké vlhkosti. Špinavé povrchy a design špatného šablony také zvyšují dutiny. Chcete -li tato rizika snížit, vždy zkontrolujte svůj proces a materiály.

Jak můžete zkontrolovat dutiny v BGA spojích?

Měli byste použít rentgenovou kontrolu . Tento nástroj vám umožní nahlédnout dovnitř pájených spojů a najít skryté dutiny. Vizuální kontroly ukazují pouze problémy s povrchem. Rentgen vám dává nejlepší výsledky pro pájení BGA.

Je vakuové přetavení vždy nutné, aby se zabránilo vzniku dutin?

Ne, ne vždy potřebujete vakuové přetavení . Dutiny můžete často kontrolovat pomocí dobrého profilu přetavení a vysoce kvalitní pájecí pasty. Použijte vakuové přetavení, když potřebujete velmi malé dutiny, například v automobilových nebo leteckých projektech.

Jaká je maximální povolená velikost prázdnoty při pájení BGA?

Měli byste udržovat mezery pod těmito limity pro silné a spolehlivé klouby.