焊点气泡的危害及其产生原因.ppt

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1、焊點氣泡的危害及其產生原因焊點氣泡的危害及其產生原因SMT-LAB賀顯揚2007/12/281主要內容1.空洞及其危害2.空洞允收標準3.空洞產生原因4.空洞致焊點失效案例2空洞是焊點中常見的現象；1.空洞及其危害PCBPin空洞對焊點的危害較大，統計分析顯示，與空洞有關的失效佔到了PCBA失效的20%；BGA錫球內的空洞PTH焊點內的空洞PCBLead一般SMT焊點內的空洞3空洞的兩種危害﹕1.空洞及其危害焊點強度/可靠性下降焊點短路1.減少有效焊接面積﹐削弱焊接強度﹐降低可靠性。2.推擠焊錫﹐導致焊點間短路。42.空洞允收標準空洞的判定一般使用X-RAY影像來

2、裁決，允收標準一般針對BGA錫球內的氣泡。IPC-A610D要求從topview觀察﹐空洞面積不可超過球面積的25%。25%area焊點內的空洞可以用切片﹑X-Ray等手段觀察到。52.空洞允收標準IPC-7095A對BGA錫球中氣泡允收標準有較細致的定義IncomingTypeBTypeAAfterPCAReflowTypeDTypeCTypeE6２ＲＣＯＯＨ　＋ＳｎＯ（ＲＣＯＯ）２Ｓｎ　＋Ｈ２Ｏ↑ＲＣＯＯＨ　＋　Ｒ´ＯＨ　　　　　　ＲＣＯＯＲ´＋Ｈ２Ｏ↑(1)Flux與金属氧化物(SnO/CuO)反應後產生水分(2)Flux中的有機酸酯化反應生成水空洞產生的一

3、般原因是焊錫熔融時生成了氣體。Flux殘留有機物質在焊接高溫中裂解產生氣體。3.空洞產生機理水汽：有機物裂解：(3)受潮引用自Tamura研究成果氣體來源﹕73.空洞產生原因引用自Tamura研究成果助焊劑活性不足三成員(引腳、焊錫、PCBPAD)吸水、氧化PAD設計(盤上via)破孔表面處理回流時間柯肯達爾現象83.空洞產生原因之一助焊劑活性不足錫膏中的助焊劑殘渣未及排出熔融的焊錫，在高溫下裂解形成氣泡。活性較強的助焊劑能抑制氣泡的形成---強活性的助焊劑使潤濕速度加快，減少助焊劑殘渣被焊錫包裹的機會。SnPb63-37SnPb10-90Void(%)Relat

4、iveactivatorcontent0510150%1%2%3%4%5%資料來源:<無鉛回焊問題與對策>by白蓉生93.空洞產生原因之二三成員(引腳、焊錫、PCBPAD)吸水、氧化吸水：水在加熱時汽化，在焊點內形成很大的氣泡，甚至能使相鄰的錫球由於焊錫溢出而短路。氧化：1、使得助焊反應更劇烈，形成更多的氣泡；2、氧化不易完全清除，潤濕速度較慢，不利與氣泡外排；3、由於拒焊而形成氣泡集中。103.空洞產生原因之三PAD設計(盤上via)SMT時，焊錫覆蓋在via上，via內部空氣難以逃溢。此種氣泡國際規范已予允收(J-STD-001D)<面積小於25%>。解決1：

5、電鍍填孔解決2：控深鑽孔盤上via導致氣泡解決3：塞孔鍍銅113.空洞產生原因之四PTH破孔波峰焊時，PTH孔壁上的破孔向外吹氣稱為吹孔。PTH的破孔一般與鑽孔﹑鍍銅等流程有關﹐由於PCB基材需要經過許多濕制程，難免會從破孔處吸入水汽、化學物質，這些物質在高溫下可能放出大量的氣體。123.空洞產生原因之五表面處理表面處理層防氧化不到位﹐導致焊接時候空洞較多。OSP等有機表面處理會由于有機膜裂解而產生空洞。裸銅板會由于氧化而生成大量氣泡OSP膜在焊接時若不能被焊錫及時趕出焊盤則可能裂解生成大量微洞133.空洞產生原因之六回流時間回流時間對氣泡產生量的影響:1、較長的

6、回流時間有利於氣泡的逃溢；2、時間過長的回流會加劇助焊劑裂解；3、PAD再氧化形成更多氣泡。・Peaktemperature:260℃・TOL:45seconds・Peaktemperature:235℃・TOL:70secondsprofileAprofileB引用自Tamura研究成果143.空洞產生原因之七柯肯達爾（Kirkendall）現象Agedat150°C:after3daysAgedat150°C:after20days焊点IMC內部的一些微小的孔洞随着时间的积累越来越大，越來越多﹐最后会连成一条细缝，导致焊点断裂。这种现象，就是柯肯達爾(Kirk

7、endall)效应。圖片來源﹕KirkendallvoidformationineutecticSnPbsolderjointsonbareCuanditseffectonjointreliabilitybyKejunZeng,153.空洞產生原因之七柯肯達爾（Kirkendall）現象圖片來源﹕KirkendallvoidformationineutecticSnPbsolderjointsonbareCuanditseffectonjointreliabilitybyKejunZeng,柯肯達爾孔洞機理﹕不等量原子擴散空位163.空洞產生原因之九柯肯達爾現象（

8、Kirke