提高PCB焊接质量方法

    为实现电子机器的高性能化,研究人员以印刷电路基板的组件封装高密度化,以及组件小型化为对象的焊接质量提升为最终目的,进行对回焊炉制程质量有重大影响的锡膏印刷量管理与组件铺设位置精度管理检讨与各种量测。锡膏印刷量管理是在制程内,将管理规格幅度设定成绝对量与相对量,组件铺设位置精度管理首先确认组件的固定性,再设定组件铺设位置精度管理手法。
一、回焊炉锡膏印的分析
    回焊炉制程会发生许多与焊接、封装有关的不良;焊接不良要因之中以焊接不足以及未焊接,等锡膏印刷不良造成的不良最多,约占焊接不良要因整体的80%左右。有关锡膏印刷不良,主要取决于3个重要因子,若以ppm等级要使锡膏印刷稳定下来相当困难,此时若改用定量观察印刷结果,就可以获得高水平的焊接质量稳定性。进行组件铺设作业时,印刷锡膏未与焊接组件的电极接触,单侧电极受到焊接零交叉时间的影响。自重较轻的芯片类小型电子组件会浮动翻翘,两电极即使接触锡膏却有偏位可能,今后基于组件封装的高密度化与组件轻量化考虑,必需提高组件铺设位置精度。
二、锡膏印刷量的管理
    锡膏印刷检查设备大致上分成二次元检查与三次元检查两种,二次元检查设备只从表面观察锡膏印刷形状,它可以根据表面观察结果取得面积数据,不过却无法获得立体性体积数据与锡膏高度数据。相较之下三次元检查设备可以同时获得体积、面积、高度等数据。以往基于检查方便性、处理速度、价格等理由,二次元检查设备一直是市场主流,最近几年随着高密度封装后的组件小型化,单位铜箔面积的锡膏印刷减少,立体性形状差异造成微细锡膏量的不同,可能会对封装质量造成致命性问题,因此改用三次元检查设备的情况似乎有增加的趋势。
    传统二次元检查设备针对这两种锡膏印刷量,可能会判定成完全相同形状,因此研究人员分别使用二次元与三次元检查设备进行锡膏印刷量量测,证实二次元检查设备无法获得的数据超过预期,最后决定改用三次元检查设备。通常锡膏连续印刷时,金属材质印刷模版的开口部位与内侧会逐渐堆积锡膏,造成锡膏印刷量变成不稳定,为彻底解决该问题,国外业者导入印刷模版清洗制度,根据以上测试结果证实「每隔5片清洗印刷模版1次」的作业规定,确实对锡膏印刷质量有正面效益。锡膏印刷制程印刷时大多使用端子或是平板支撑基板下方,下方支撑不足时受到印刷橡胶刮刀压力影响,印刷模版与印刷基板会出现微细歪斜,其结果造成锡膏印刷质量降低。
三、组件铺设精度的管理
    电子组件固定器的封装精度确认方法,大多以固定器量测封装组件的坐标,再与固定器数据的坐标进行比较。量测固定器的精度时,为避免受到组件、基板公差的影响,一般都要求限定一种类的组件或是基板。量测成品固有组件铺设精度的场合,则要求使用被测物的组件或是基板,因此出现固定器功能确认和成品固有组件铺设精度确认2种应用。固定器精度确认用可以使用已经商品化的专用检查设备,进行高精度、短时间、各种固定器精度、偏差量的量测,缺点是专用检查设备的组件与基板受到限制。

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