电子产品在焊接过程中的可靠性问题研究.pdf
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1、SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯工 业 与 技 术 2023 NO.20 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯电子产品在焊接过程中的可靠性问题研究黄彩铃(甘肃工业职业技术学院 甘肃天水 741025)摘要:随着电子制造业不断地发展,对电子产品焊接也愈发关注,以防止对电子产品质量造成不利的影响,开展电子产品焊接过程可靠性问题研究就尤为重要。围绕影响电子产品焊接可靠性的主要因素,对电子产品焊接过程较常出现的质量问题进行细致分析,并从科学选择焊料、优化焊接工艺、加强质量检测等方面入手,提出几点有效保证电子产品焊接可靠性的策略,希望可
2、以为电子产品的可靠焊接提供技术方法指导。关键词:电子产品 焊接过程 可靠性 策略中图分类号:V442文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2023)20-0078-04Attempts to Analyze the Reliability of Electronic Products During WeldingHUANG Cailing(Gansu Industry Polytechnic College,Tianshui,Gansu Province,741025 China)Abstract:With the continuous development of the elect
3、ronic manufacturing industry,more and more attention is paid to the welding of electronic products.In order to prevent adverse effects on the quality of electronic products,it is particularly important to carry out research on the reliability of electronic products in the welding process.This paper
4、focuses on the main factors affecting the welding reliability of electronic products,analyzes the common quality problems of electronic products in the welding process in detail,and puts forward some strategies to effectively ensure the welding reliability of electronic products from the aspects of
5、scientifically selecting solder,optimizing the welding process and strengthening quality inspection,hoping to provide technical methods and guidance for reliable welding of electronic products.Key Words:Electronic products;Welding process;Reliability;Strategy焊接是电子产品生产制造中的关键环节,受电子产品日趋复杂、贴片元器件精细化发展等因素
6、影响,使电子产品焊接质量发生了新的变化,焊接质量也成为影响电子产品质量的重要因素,而当前开展电子产品焊接工作还容易出现铅污染、局部焊点冷焊、焊点空洞等问题,不仅无法保证电子产品实际使用性能,还不利于电子制造业稳定持续发展,需要加强电子产品焊接可靠性研究与分析,并采用有效技术措施对电子产品焊接过程进行科学规范与把控,在减少质量缺陷出现的同时,提高电子产品焊接工艺技术水平1。1 影响电子产品焊接可靠性的主要因素1.1 焊料使用长时间以来SnPb共晶焊料都是电子产品组装过程中最合适的焊料,并且这种焊料具有使用便利、价格低、焊接稳定等优势特点。但是铅的使用会引发环境污染问题,使用无铅焊料开展电子产品组
7、装工作也越DOI:10.16661/ki.1672-3791.2304-5042-1459作者简介:黄彩铃(1989),女,本科,助理工程师,研究方向为应用电子技术。78SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯 2023 NO.20 工 业 与 技 术科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION来越流行。无铅焊料要完全替代有铅焊料,除了要具备优良电学力学性能以外,还要兼容目前已有的焊接工艺,这些焊料有SnCu、SnAgCu等,尽管这些无铅焊料在电子产品组装中进行运用可以取得较好的效果,但是无铅焊料使用也存在一些可靠性问题,具体表现如下。1.1
8、.1 铅污染无铅焊料在电子制造业领域进行广泛普及,并不是一朝一夕能够完成的,并且焊接工艺从有铅向无铅方向发展,也会有一个过渡期,也正是因为有铅焊料的存在,使无铅工艺应用会产生一定的铅污染,铅元素的加入会使无铅焊料的熔点降低,进而对电子产品焊接质量带来不利的影响2。1.1.2 锡须生长锡晶须是焊点在锡层表面自发长出的Sn单晶体,会对锡晶须生长产生影响的内外因素主要有镀层、基底材料、温度、电流等,通常锡晶须的生长速度较为缓慢,然而当它跨两互连焊点的距离与邻近焊点连接起来以后,就容易引发桥接短路问题,进而对器件造成严重的影响,若焊接工作开展对传统有铅焊料进行运用,就可以通过铅元素对锡须生长进行抑制,
9、不过无铅焊料使用以锡晶须问题又开始暴露出来,这也会降低电子产品焊接的可靠性。1.1.3 电迁移在电压作用下,金属中的原子会跟随电流进行移动,从微观上看就像是发生扩散现象,金属原子朝着阳极附近不断地靠近,在阴极附近则会出现孔洞、裂纹等现象,进而引发电路短路、熔断等问题,对电迁移进行深入的探究,发现其是一个复杂的工作过程,涉及的电流密度、焊点成分、温度梯度等诸多因素都可能会对其产生影响,而使用的无铅焊料Ag、Sn也容易随着电流进行迁移运动,容易造成无铅焊点存在潜在的电迁移性,电子产品焊接质量也无法得到保证3。1.2 焊接工艺在电子产品生产过程中,较常使用的焊接工艺主要有两种:一种是波峰焊,即将熔化
10、以后的软钎焊料经过电动泵喷流成设计要求的焊料波峰,预先装有元器件的抑制板通过焊料波峰也能与印制板焊盘之间的机械与电气进行有连接;另一种是回流焊,实际作业主要是通过重新熔化预先分配到印制板焊盘上的焊膏,使表面组装元器件引脚与印制板焊盘之间的机械和电气进行有效连接。伴随着科学技术不断发展,元器件集成度也越来越高,并朝着小型化方向发展,这时开展电子产品焊接工作,对回流焊工艺应用也愈发关注,焊接过程温度变化也会对电子产品焊接可靠性产生极大的影响,具体表现为以下几点。1.2.1 预热升温通常预热区的温度介于130180,这一温度时间要控制在60120 s,在运用无铅焊料工艺进行焊接作业时,预热和升温过程
11、段需要缓慢地进行,以保证遇到元器件较多的多层板、大尺寸板等时可以均匀的受热,若整个过程升温过就会扩大不同元器件与印制板的温差,最终焊接可靠性也无法得到保障。1.2.2 快速升温这一区域又被称为助焊剂浸润区,温度需要由180 oC上升至217 oC,由于电子产品焊接过程所使用无铅焊料对温度要求较高,因此实际升温出现较为缓慢的情况,助焊剂就会提前结束活化反应,甚至会使元器件引脚、焊盘焊料等受到高温影响出现重新氧化的情况,焊接界面可靠性也会明显降低4。1.2.3 回流区要保证形成良好的焊点,还要对回流区溶解、扩散和冶金连接过程引起关注,在上述中已经提到无铅焊料需要较高的温度,实际作业除了要保证充分焊
12、接以外,还要防止温度过高对元器件造成破坏。为此,要对回流区的峰值温度进行合理设置,不过操作中没有根据实际对最高峰值温度进行有效控制,最终焊点可靠性也不能得到保证。1.3 检测技术采用可靠性检测技术对电子产品焊接质量进行检查,是保证电子产品质量的一项重要环节。目前对于宏观的焊接缺陷,主要是采用人工目测检查,实际作业存在的主要问题是主观性太大,并且只能对焊点的形状、尺寸、表面特征等进行检测,虽然可以通过自动光学检测技术对电子产品焊接过程存在的问题进行自动发现,但是这一技术应用也只能针对外在焊点缺陷,无法对微米级水平的缺陷进行检测分析、准确定位缺陷和获取工艺参数,极大降低了电子产品焊接可靠性。2 电
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- 电子产品 焊接 过程 中的 可靠性 问题 研究