Waarom soldeer van lage temperatuur is gebruikt

Waarom soldeer van lage temperatuur is gebruikt
In het verleden is het soldeer in het PCBA-proces, in reactie op de Richtlijn 2002/95/EG van de Europese Unie inzake beperking van gevaarlijke stoffen, RoHS, veranderd van tin-lood (SnPb) in tin-zilver-koper (SAC) legeringen, echter met een relatieve verhoging van de lastemperatuur van het soldeer. In antwoord op de algemene trend van energiebesparing en koolstofvermindering, lijkt het erop dat steeds meer bedrijven proberen het SAC-proces op hoge temperatuur om te zetten in het proces op lage temperatuur.
Inhoudsopgave
    Voeg een kop toe om te beginnen met het genereren van de inhoudsopgave

    Welke soort soldeer bij lage temperatuur is het meest populair?

    Welke soort soldeer bij lage temperatuur is het meest populair?

    In feite, na het soldeerproces werd overgebracht naar SAC-legering, de piek reflow temperatuur van de SMT-productielijn ook gestegen van de oorspronkelijke 220˚C tot ongeveer 250˚C, en de stijging van de soldeertemperatuur betekent ook dat een deel van de materialen en de productiekosten worden verminderd. De noodzaak om meer hoge temperatuur resistente materialen te gebruiken, de grootste verandering is dat de engineering plastic materialen, bovendien, hoge temperatuur verslechtert ook de kwaliteit van de productie, bijvoorbeeld, materialen hebben meer kans om te vervormen bij hoge temperaturen en slechte lassen veroorzaken.

    Momenteel is de meest bekende soldeer bij lage temperatuur is een legering van tin-bismut (SnBi) en tin-bismut-zilver (SnBiAg) op basis van tin (Sn) waaraan bismut (Bi) is toegevoegd.

    Voordelen van soldeerproces bij lage temperatuur

    Energiebesparing en koolstofvermindering

    In het soldeerproces bij lage temperatuur wordt de soldeerlegering met een lager smeltpunt gebruikt, waardoor de temperatuur, de tijd en het energieverbruik dalen.

    De vraag naar hogetemperatuurmaterialen verminderen

    Het gebruik van materialen met een lagere temperatuurweerstand boven kamertemperatuur betekent gewoonlijk lagere materiaalkosten tijdens het soldeerproces bij lage temperatuur.

    De procesdrempel verlagen en de productieopbrengst verbeteren

    Door de soldeerlegering te veranderen van SAC in SnBi wordt de maximumtemperatuur in de reflow-oven verlaagd van 250˚C tot ongeveer 175˚C, en dienovereenkomstig wordt de vervormingssnelheid van de printplaat bij hoge temperatuur ook verminderd met ongeveer 50%, wat een van de belangrijkste oorzaken is van HIP/HoP-solderen van grote loodloze onderdelen zoals BGA en LGA, en MLCC-breuk.

     

    loodvrije onderdelen zoals BGA en LGA

    Nadelen van soldeerproces bij lage temperatuur

    De betrouwbaarheid op lange termijn van soldeerverbindingen is slecht

    Het grootste nadeel van soldeer bij lage temperatuur is dat de soldeerverbindingen relatief bros zijn en vatbaar voor tinscheuren als gevolg van stress. Vergeleken met het soldeersel van SnPb- en SAC-legering is de soldeersterkte van de SnBi-legering zeer zwak tegen thermische schokken en schokval.

    Hot-tearing defecten kunnen voorkomen in het reflowproces

    Bij het hybride soldeerproces van SAC-soldeerballen, SnBi-soldeerpasta loodvrij en tin-lood, vooral in BGA's met vooraf gesoldeerde soldeerverbindingen, neigt het tot scheuren op het oppervlak van de printplaten. Dat komt omdat de SAC-soldeerbal tijdens het soldeerproces een hoog smeltpunt heeft en niet gemakkelijk smelt. 

    Zelfs na het smelten zal het eerder stollen tijdens het afkoelingsproces, terwijl de SnBi-soldeerpasta zeker zal smelten tijdens het reflowproces en afkoelen. Het hardt ook langzamer uit dan SAC. Stel dat tijdens het koelproces van de reflow-oven de BGA-soldeerbolletjes gestold of helemaal niet gesmolten zijn, zodat er slechts een klein deel SnBi-soldeer in een slurrytoestand overblijft. 

    Op dat moment herstellen de printplaat en de BGA-dragerplaat ook geleidelijk van de vervorming bij hoge temperatuur. Zodra de spleet tussen de BGA-dragerplaat en de PCB kleine vervorming bij hoge temperatuur is en de spleet groter wordt na terugkeer op temperatuur (deformatieherstel), zal het de slurry SnBi soldeer dat nog niet volledig is uitgehard, trekken en zo een gescheurde warmscheur vormen.

    Wat voor temperatuurprofiel moet worden gebruikt wanneer BGA-soldeerbolletjes van een SAC-legering worden gemengd met soldeerpasta van lage temperatuur?

    In feite is het nuttig om soldeerpasta op lage temperatuur, soldeerballen op lage temperatuur en lage temperatuurprofielen tegelijkertijd te combineren, om zo alle voordelen van soldeerpasta op lage temperatuur en het beste soldeereffect en de beste kwaliteit te verkrijgen. Echter, bij gebrek aan BGA's met lage temperatuursoldeerbollen op de markt, dus PCB Vervaardiging moet zijn toevlucht nemen tot soldeerpasta van lage temperatuur en BGA-soldeerbollen van een SAC-legering.

    Als u het beste kwaliteitseffect wilt bereiken van SAC gemengd met soldeerpasta op lage temperatuur, moet u een manier vinden om het effect van hot-tearing te verminderen, en het beste reflow-profiel is het temperatuurprofiel van SAC te volgen, omdat het profiel op hoge temperatuur kan worden gesmolten, en tegelijkertijd SAC en SnBi-legering toestaan om SAC te verspreiden in het gebied van de SnBi-legering.

    SAC-legering

    Door de legeringverhouding van de SnBi-formule te wijzigen, kan de stollingstemperatuur van het SnBi-gebied enigszins worden verhoogd en wordt aanbevolen de koelsnelheid na de piektemperatuur te versnellen, met name de snelheid tussen 217°C (SAC305) en 138°C (Sn42Bi58), met als doel het SnBi-soldeergebied onmiddellijk te laten stollen nadat het SAC-soldeergebied in de kortste tijd is gestold. Maar op deze manier gaan alle voordelen van het gebruik van LTS verloren, en de soldeersterkte is niet zo goed als die van de SAC-legering, zodat het beter is rechtstreeks SAC-soldeerpasta te gebruiken.

    In de meeste gevallen wordt soldeerpasta met een lage temperatuur gebruikt omdat de onderdelen niet bestand zijn tegen het hoge-temperatuurprofiel van SAC. In dat geval kan alleen het lage-temperatuurprofiel van lage-temperatuursoldeerpasta worden gebruikt. Deskundigen stellen voor de piektemperatuur van reflow zoveel mogelijk te verlagen zonder de soldeerkwaliteit aan te tasten. Het doel is de hitte van PCB en reflowdrager tijdens de reflow.

    Tegelijkertijd is het noodzakelijk om de afkoelsnelheid na de piektemperatuur van de reflow te versnellen. Het doel is het soldeer bij lage temperatuur te laten stollen voordat de vervorming van de printplaat zich herstelt. Als de koelsnelheid echter te hoog wordt opgevoerd, bestaat het risico dat het scheuren van het BGA-soldeer verergert. Voor evaluatie wordt een betere temperatuur en koelsnelheid gekozen na betrouwbaarheidstests en vergelijkingen.Het wordt niet aanbevolen de piekreflowtemperatuur te verhogen, want hoe hoger de temperatuur, hoe groter de vervorming van de printplaat en de BGA-drager.

    Hoe de mechanische sterkte van lage temperatuurpasta te versterken

    epoxyharslijm

    Momenteel is de meer haalbare oplossing om soldeerverbindingen bij lage temperatuur te versterken het gebruik van underfill. Deze oplossing bestond al toen CSP en flip-chip verschenen, en werd later toegepast op BGA. Gebruik epoxyharslijm om op de rand van BGA of soortgelijke delen te richten, en gebruik het principe van capillaire actie om de lijm te laten doordringen en de bodem van het deel te vullen, en vervolgens te verwarmen en te stollen om het doel van het vullen van gaten en het versterken van soldeerverbindingen te bereiken. Sommige gebruiken lijm met een relatief hoge viscositeit om selectief te richten op de vier hoeken van de BGA (coner bond) of de vier randen van de BGA (edge bond) om de bevestiging te versterken.

    Hier komt de onderfolie. Nadat de printplaat was bedrukt met soldeerpasta, werd deze via een SMT-plaatsingsmachine op de BGA-positie van de printplaat geplaatst (waarbij soldeerverbindingen werden vermeden), en vervolgens werd de BGA erop geplaatst. De hoge temperatuur van de reflow-oven wordt gebruikt om de film te smelten om de opening te vullen, en na afkoeling te stollen. Er zij echter op gewezen dat de underfill pas werkt na de assemblage van de printplaat en de functietest, terwijl de underfilm tijdens het SMT-proces wordt toegevoegd. Als het rendement van het product niet hoog is, zal herbewerking zeer lastig zijn.

    Bovendien, met de toename toepassing van lage temperatuur soldeer, zijn er ook zogenaamde epoxy pasta en epoxy flux gemaakt als de tijden vereisen. Epoxypasta is het toevoegen van epoxy aan de soldeerpasta, het direct afdrukken van de soldeerpasta en het verwarmen na reflow, maar aangezien het aan de soldeerpasta wordt toegevoegd, kan de dosering ervan niet te veel zijn, en kan de soldeersterkte van BGA-onderdelen beperkt zijn. Maar als het alleen om chiponderdelen of LED-lichtborden gaat, zou het toch enig effect moeten hebben.

    LED lichtborden 

    Epoxy flux maakt gebruik van soldeerpasta printen en doseren vóór montage, wat een beetje lijkt op onderfolie. De effecten van de twee bovengenoemde processen voor het toevoegen van epoxy moeten nog verder worden geverifieerd. Het toevoegen van underfill kan het vermogen van de BGA om stress te weerstaan inderdaad versterken, maar het kan alleen het scheuren van het soldeer als gevolg van stress vertragen, maar niet volledig genezen. Dat wil zeggen, na een periode van gebruik zullen de problematische soldeerverbindingen nog steeds problemen veroorzaken. 

    Om de bel los te maken, is het daarom noodzakelijk een manier te vinden om de bron van spanning op de soldeerverbindingen te minimaliseren.

    Welk soort producten kan het soldeerproces bij lage temperatuur toepassen?

    Nu wij hebben geleerd dat de soldeerverbindingen van soldeerprocesproducten bij lage temperatuur relatief bros zijn en niet bestand tegen stress, zolang de werksituatie van elektronische producten niet onder zware thermische stress (hoge en lage temperatuurcyclus) veranderingen of mechanische stress (valstoot) staat. Als er geen behoefte aan het ontwerpwaarborg op lange termijn van het leven is, zou het moeten worden overwogen om deegproces bij lage temperatuur te gebruiken. Immers, bespaar energie en kosten. Hier zijn sommige industriële richtlijnreferenties voor het aanhalen van lage temperatuursoldeersel:

    De levensduur van het productontwerp is bij voorkeur 5 jaar of minder. Aanbevolen wordt een MTBF-evaluatie (Mean Time Between Failures) uit te voeren.

    Het is beter als de hoofddelen een extra beschermingsmechanisme voor soldeerverbindingen hebben, zoals dispenseren of breeuwen.

    soldeerverbindingen

    Het is beter als de IO-delen extra anti-insertion stress mechanism design hebben, zoals anti-over-insertion, anti-shaking en andere mechanism designs.

    De bedrijfsconditie van het product is het best onder 40˚C, en de maximale bedrijfstemperatuur mag 85˚C niet overschrijden.

    Het wordt over het algemeen gebruikt in een binnenomgeving zonder sterke hoge en lage temperatuurschommelingen. Niet aanbevolen voor gebruik in voertuigen of buitenomgevingen.

    Momenteel wordt soldeer bij lage temperatuur meestal gebruikt in LED-lampen, en mini-LED wordt ook voor een klein deel gebruikt, en sommige PC-industrieën worden ook geëvalueerd.

    Conclusie

    Vanuit het oogpunt van energiebesparing en koolstofvermindering is het soldeerpastaproces bij lage temperatuur inderdaad energiebesparender, en kan het ook de vereisten voor onderdelen op plastic materialen met hoge temperatuur verminderen en kosten besparen. De huidige soldeerpasta bij lage temperatuur heeft echter een fatale tekortkoming, namelijk de slechte betrouwbaarheid. 

    Soldeerverbindingen zijn relatief bros, en kunnen niet veel invloed hebben op sommige kleine onderdelen, maar voor sommige onderdelen die spanningsdragende eisen hebben, zoals I/O-onderdelen, of producten die de printplaat kunnen buigen na te zijn blootgesteld aan externe krachten, of vaak Producten onder trilling of thermische spanning zijn niet geschikt voor soldeerproces bij lage temperatuur. 

    Er kan alleen worden gezegd dat, hoewel soldeerpasta bij lage temperatuur kan voldoen aan de eisen van energiebesparing en koolstofvermindering, er nog een lange weg te gaan is, en misschien zal soldeer bij lage temperatuur het uiteindelijk niet volledig kunnen vervangen. SAC, eerder lage temperatuursoldeer parallel met SAC.

    FAQ

    Momenteel is het bekendste soldeer bij lage temperatuur een legering van tin-bismut (SnBi) en tin-bismut-zilver (SnBiAg) op basis van tin (Sn) met toevoeging van bismut (Bi).
    Energiebesparing en koolstofvermindering Vermindering van de vraag naar hogetemperatuurmaterialen De procesdrempel verlagen en de productieopbrengst verbeteren
    De betrouwbaarheid van soldeerverbindingen op lange termijn is slecht. Hot-tearing defecten komen vaak voor in het reflow proces.

    Gerelateerde berichten

    PCB Impedantie Printplaat - Alles wat u moet weten

    PCB Impedantie Printplaat - Alles wat u moet weten

    PCB-impedantieprintplaten vormen de ruggengraat van hoogwaardige elektronische systemen, waar signaalintegriteit hoogtij viert. Deze gespecialiseerde printplaten zijn zorgvuldig ontworpen en vervaardigd ...
    Hoe installeer ik een weerstand op een printplaat?

    Hoe installeer ik een weerstand op een printplaat?

    De toepassing van weerstanden op een Printed Circuit Board (PCB) is een belangrijk aspect van het ontwerp van schakelingen. Weerstanden zijn componenten die worden gebruikt om de ...
    Uitpakken van SMT PCB-assemblage - Surface Mount Technology

    Uitpakken van SMT PCB-assemblage - Surface Mount Technology

    In dit artikel wordt uitgelegd wat de definitie is van SMT printplaatassemblageprocessen, machines, kostenstructuren, voordelen ten opzichte van voorgangers en selectiestrategieën voor productiepartners.
    Conventionele PCB Fabricage vs. Rapid Prototyping PCB - Een Gedetailleerde Vergelijking

    Conventionele PCB Fabricage vs. Rapid Prototyping PCB - Een Gedetailleerde Vergelijking

    In het steeds veranderende landschap van elektronica is het maken van printplaten (PCB's) een cruciaal aspect van productontwikkeling. Of het nu voor ...
    IBE Electronics ontmoet u op de CES (Consumer Electronics Show) 2024

    IBE Electronics ontmoet u op de CES (Consumer Electronics Show) 2024

    Als een van de wereldwijde ODM/OEM fabrikanten met een massaproductiebasis, nodigt IBE u uit voor een bezoek aan onze Booth 2012&2014 en Booth 2929 op ...
    Een offerte aanvragen

    Laat een reactie achter

    Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

    nl_NLDutch
    Scroll naar boven