为应对无铅法案的实施,众多SMT加工制造企业加快了无铅的导入过程,但在这个过程中伴随着众多工艺问题的产生,早在2003年环球仪器公司就做了大量的混装过程工艺实现的实验,我司在吸取其实验结果的基础上进行了一系列的生产实验,得出了更为容易及简便的解决方案,为更好地推荐给大家,本文将主要介绍如何解决前向兼容(有铅器件+无铅焊料)过程中容易出现Voids现象。
一、技术说明
有铅BGA用于无铅焊料的技术在行业内很多厂家是尽量避免的,因为有铅BGA锡球的熔点比无铅的锡膏熔点低;回流时锡球先熔融把锡膏都包住了,使得锡膏里面的FLUX无法挥发出来,在里面形成气泡;如果焊盘有Via,这种情况更容易产生气泡。
二、实验背景
实验器件:手机主板+1个有铅BGA(其它器件均为无铅)+无铅焊料(锡膏选用LOCTITE LF318 Sn96.5Ag3Cu0.5);
实验目标:解决有铅BGA回流焊后出现的大量的Voids现象;
实验方式:温度曲线调试;
实验仪器:X-RAY 分析仪、切片金像分析仪
三、实验过程
1、实验一:采用RSS曲线,峰值温度为243℃,
1)、标准曲线设置:

4)、Voids产生较多,而且个别面积较大,制程不能接受这种空洞现象,需要进一步解决,那如何来解决呢?查阅有关
资料,说延长回流时间可以有效减少空洞现象,为验证此观点的可行性,把回流时间从55-60S延长致70-75S。
1、实验二、采用RSS曲线,峰值温度为243℃;
1)、测量曲线
3)、非常多的Voids产生,气泡普遍较大,和我们预期的愿望相差甚远,这种在SMT技术论坛上普遍流行的观点被证明无效,那怎么样才能更好地解决呢?
我们又开始寻找新的突破点,进行了相应实验,一种新的实验方法在我脑中产生:有效缩短有铅BGA熔化到无铅焊料熔化的时间。根据这个观点我们提出了新的实验条件:
一、足够的恒温时间,平台温度保持在175~180℃,时间保持在90S以上;
二、有效缩短熔化时间差,从183℃升到217℃的时间控制在30S以下;
三、有效控制冷却速率,熔融状态下控制在4℃~5
℃/S,200℃以下温度,斜率变缓,保持在3℃/S以下。
3、实验三、采用RSS曲线,峰值温度为239℃;
1)测量曲线

4)、从上面X-RAY和金像分析结果来看,改进后效果较为理想,锡球中只有很少量的Voids,选取IPC 7095A class 2作为标准:area<12%,diameter<35%或IPC-A-610D: void<25%,都在可接收范围内,故可得此实验方法具有可行性。

四、结束语
SMT有铅和无铅的混合组装仍会在很长一段时间内会涉及到,不同企业肯定还会遇到各种不同的故障现象,工艺解决依然会是一个漫长的过程,我只是在这里抛砖引玉,希望可以给大家带来一点启发。