Часть III. Дефекты пайки оплавлением – Шарики припоя

Статья предоставлена компанией ЗАО "Предприятие ОСТЕК"
http://www.ostec-smt.ru/

Часть III. Дефекты пайки оплавлением – Шарики припоя

Пайка оплавлением является одним из ключевых процессов сборки в результате, которого по различным причинам могут возникать или проявляться разнообразные дефекты, влияющие на качество и надежность электронной аппаратуры. Настоящая публикация посвящена анализу дефектов и причин их возникновения, а также корректирующих действий.

Шарики припоя представляют собой сферические образования из припоя, остающиеся после процесса пайки. Бусинки припоя обычно являются мелкими шариками размером с зерно припоя исходной паяльной пасты, разбрызгиваемыми вокруг паяного соединения в процессе пайки оплавлением.

Требования промышленного стандарта IPC-A-610D “Критерии качества электронных сборок”:	Наличие шариков припоя на поверхности печатного узла после пайки Приемка (допускается) – класс 1 Индикатор процесса (требуется контроль процесса) – класс 2,3 Вкрапленные или покрытые остатками безотмывочного флюса шарики припоя, расположенные на расстоянии до 0,13 мм от контактных площадок или проводников, или диаметром, превышающим 0,13 мм. Наличие более пяти шариков/бусинок припоя размером 0,13 мм или менее на площади 600 мм2. Дефект: класс 1,2,3 Шарики припоя нарушают минимальный электрический зазор. Шарики припоя не вкраплены и не покрыты остатками безотмывочного флюса или влагозащитным покрытием, или не имеют контакта с металлическими поверхностями. Примечание: Понятия «вкраплены / покрыты флюсом / не имеют контакта» употребляются в предположении, что стандартные условия эксплуатации изделия не приведут к перемещениям шариков.
Пример дефекта	Описание дефекта	Возможные причины	Методы предотвращения
	Шарики припоя: Отдельные или группа шариков припоя расположенных возле каждого вывода компонента, например, как показано на рисунке по направлению часовой стрелки – 5 часов	Смещение отпечатков паяльной пасты при нанесении, например:	Обеспечить точное совмещение апертур трафарета с рисунком печатной платы на операции трафаретной печати Уменьшить размер апертур в трафарете
	Шарики припоя: Крупные шарики припоя рядом с контактными площадками	Избыточное количество паяльной пасты на контактных площадках - выдавливание паяльной пасты с контактной площадки при установке компонента (дефект сопровождается избыточным количеством припоя на паяных соединениях) Растекание (осадка) паяльной пасты Смазывание отпечатков паяльной пасты	Уменьшить толщину трафарета (для большинства применений рекомендуемая толщина трафарета составляет 150 мкм); уменьшить размер апертур в трафарете; подробнее в выпуске бюллетеня №10 (36) сентябрь 2004 г. Причины и методы предотвращения подробно рассматриваются в выпуске бюллетеня №11 (37) октябрь 2004 г.
	Шарики припоя на контактных площадках – паяное соединение отсутствует или имеет низкую механическую надежность	Истек срок годности паяльной пасты, низкое качество паяльной пасты Высокая влажность в рабочем помещении Длительное время нахождения пасты на трафарете Длительное время между процессами нанесения паяльной пасты и пайки Истощение флюса во время пайки и повторное окисление частиц припоя и паяемых поверхностей	Заменить паяльную пасту; провести испытания на шарики припоя (IPC-TM-650 метод 2.4.43.) Влажность должна находиться в пределах 30 – 70 % RH Не рекомендуется использовать пасту, которая находилась на трафарете больше 8 часов, заменить пасту Сократить время между нанесением и пайкой до 2 - 3-х часов Сократить время стадии Стабилизации до 1 – 2 мин, использовать пасту пригодную для длительного нагрева
	Шарики и бусинки припоя рядом с чип-компонентами: Крупные и мелкие шарики припоя расположенные вдоль корпусов чип-компонентов	Выдавливание паяльной пасты под корпус компонента при установке чип-компонента – при пайке частицы порошкообразного припоя объединяются, формируя большие и маленькие шарики припоя вдоль корпуса и под чип-компонентом Неправильный выбор режимов пайки - интенсивное испарение растворителя на стадии предварительного нагрева приводит к разбрызгиванию шариков припоя	Уменьшить давление при установке чип-компонентов; использовать специальную конструкцию апертур (см. стандарт IPC-7525),например: Откорректировать температурный профиль: Обеспечить медленное повышение температуры в зоне предварительного нагрева не более 1,5 – 2,0°С/сек до температуры 150°С
	Шарики припоя, неправильная форма паяного соединения (наблюдается хорошая смачиваемость контактных площадок и плохая смачиваемость выводов компонентов)	Неправильные режимы сушки пластмассовых корпусов перед сборкой (высокая температура сушки приводит к чрезмерному окислению выводов компонентов)	Снизить температуру сушки компонентов до 60°С
	Отдельные шарики на очень большом расстоянии от ближайшего компонента	Паяльная паста попадает на плату в результате плохой очистки трафарета с нижней стороны	Обеспечить качественную очистку трафарета подробнее в выпуске бюллетеня №10 (36) сентябрь 2004 г.