对我而言,SMTA国际展会是一个非常棒的学习经历,原因之一是其主题为组装,而我只熟悉PCB裸板。采访Alpha Assembly Solutions的Jerry Sidone后,我对预成型焊料有了更多的了解,而其中有些知识,我以前几乎一点都不了解。
Patty Goldman: Jerry,能给我介绍一下你在Alpha的背景吗?
Jerry Sidone: 我是工程材料产品经理,负责Alpha预成型焊料业务。我想谈一谈在SMTAI展会上介绍的新型预成型焊料产品。我们在此次展会的同期技术研讨会上发表了关于这个新产品的技术论文。这项新产品方案可减少空洞,它确实减少了底部有端子器件的空洞,是一个非常令人信服的产品。
Goldman: 我对印制电路板领域比较熟悉,不熟悉预成型焊料。预成型焊料的目的是什么?
Sidone: 预成型焊料已应用很多年了,焊料可做成不同的形状、不同的大小,且可用任意焊料合金制成。最吸引人的特征之一是他们是100%的合金。因此,可以很精确地控制焊料量,无论用在哪里都能保持一致。在焊膏量不充足时,预成型主要用于增加焊料量。
到目前为止,市场上最常见的预成型焊料是标准的载带式。他们是小的长方形预成型,与标准的片式电容包装尺寸(如0201、0402、0603等)大小相同,以载带形式包装。载带包装预成型焊料的优点是便于在表面贴装组装工艺中使用。可以选择性地将他们放在板子的任意地方,以增加焊料量。他们通常可用于提供100%的孔填充,增加表面贴装焊盘上的焊料量。
Goldman: 或如果有凹陷区域,也可用预成型?那没有助焊剂,怎么办?
Sidone: 预成型是100%的焊料合金,所以他们必须依靠焊膏中的助焊剂来生成焊料必须的活性剂。
Goldman: 他们总是和焊膏一起使用吗?
Sidone: 不是。
Goldman: 但你必须得把他们放在焊膏上,不是吗? 否则,固定不住预成型焊料,对吗?
Sidone: 对。在这种应用中,预成型焊料必须放在焊膏上。经验法则是放在焊膏上的预成型焊料与焊膏的接触面积至少要达到25% 。这样就可以使预成型焊料在焊膏内流动、液化,最终形成可靠的焊点。
Goldman: 这就是焊料,表面张力会把他们拉到一起。
Sidone: Alpha公司也生产含助焊剂的预成型焊料。这种预成型焊料不用借助于焊膏,或含助焊剂的焊膏,就可独立存在了。含助焊剂的预成型焊料内芯有助焊剂,与芯式焊丝,或涂覆有助焊剂的干松香助焊剂类似。含助焊剂预成型焊料的种类取决于具体的应用。今天介绍的产品采用了涂覆有助焊剂的特殊预成型焊料,是为了解决空洞问题。
目前组装中最大的可靠性问题之一是底部有端子的元器件(bottom termination components,简称BTC)的焊点易产生空洞。BTC是表面贴装电源管理器件,包括有引线和无引线两种封装。可通过位于器件底部的大金属化焊盘识别这类器件。焊盘是用来电气接地并作为器件的散热片。散热焊盘上的焊点内有过多空洞会导致热转移不充分,并会降低元器件的寿命。
Goldman: 那么你的目标当然是使空洞最少化。
Sidone: 是的,这种新的减少空洞的方案确实可以达到这个目标。一些已证明的方法可减少BTC底部的空洞。最常见和最有效的方法是用焊膏印刷栅格图形。在焊膏中形成的通道为回流焊期间形成的气体提供了逸出路径。使用这种方案的客户所遇到的问题是所形成的空洞不一致。过去,当允许有25%~50%的空洞时,不一致不是问题。但现在一些客户把空洞的目标值提高到了15%或10%,空洞的不一致就不可接受了。
Goldman: 是随机的,还是有一定的变化规律?
Sidone: 导致生成空洞的因素很多,包括SMT设备类型、焊膏、元器件类型,回流焊曲线及其他。Alpha的方案试图尽可能减少很多因素的影响。过去几年,我们一直在开发新型的减少空洞的技术,和关键客户及元器件供应商共同探讨鉴定形成空洞的主要原因。工作成果是开发出了有效的涂覆微量助焊剂的预成型系统,它可以稳定减少BTC底部形成的空洞。我们把它命名为AccuFlux BTC-578预成型焊料系统。它的特性是涂覆有微量助焊剂的专用预成型系统,需要对客户的工艺进行综合审查。我们会审查客户的回流焊参数、模板设计、焊膏选择等等,最终给客户提供最一致且最有效的空洞减少方案。
Goldman: 听起来很有趣。你们的新空洞减少方案有什么特殊之处呢?
Sidone: 我们的方法是与客户深入沟通,鉴定适合其应用的空洞减少方案,但成本却是最低。无论它是不是产生最少空洞的焊膏之一,适合客户工艺参数的预成型焊料方案或好方法,我们将根据客户的要求提供适当的方案。
Goldman: 可以向他们建议如何去做。
Sidone: 是的。我们可以向他们提出建议,向他们推荐与他们现有工艺匹配的最佳空洞减少方案。
Goldman: 现在,客户在电路板上安装了很多元器件,假定有些元器件需要一种类型的预成型焊料,而另外一些元器件需要另一种类型的预成型焊料。对于一个元器件,你需要这么做;对于另一个元器件,你需要那么做。你们会对每种元器件都提出建议吗?
Sidone: 通常情况下,不会有一种或两种以上的元器件对板上形成的空洞都这么敏感。 我们会建议减少空洞的最佳总体方案。
Goldman: 你们一定把数据进行了备份,使客户对你们很有信心。
Sidone: 是的,那是关键点。例如,我们的“BTC-578” DOE收集了9000多个数据点,这还不包括在为DOE选择变量之前,我们初期研究的就是所采集的数据。大量的数据使客户对空洞减少方案非常有信心。事实上,采用新技术后,在标准的回流气氛下,空洞减少了10% ~15%,并且很一致。
Goldman: 那相当不错啊。据我所知,25% 的空洞就是可接受的。
Sidone: 没错。事实上,很多情况下,50%的空洞都是可接受的。因为这个预成型系统是为了使客户保持一致的空洞,或客户希望把平均空洞量降低到20%或更少。
Goldman: 因为你通过了Beta测试,现在你可以开始收集真正的生产数据,补充你的数据库。
Sidone: 对。今天我们是用技术说话。正如我所言,它很令人信服,所以我们很激动。
Goldman: 现在这些预成型焊料有多种大小或多种形状的规格吗?当然,每种载带都有特定的尺寸或形状,对吗?
Sidone: 是的,但我们的研究允许我们为多种元器件灵活选择一种预成型焊料尺寸,因而减少了客户的库存。这种新型的预成型系统将继续开发一段时间,我们也会继续收集数据,增加我们的可选方案,使客户可以有更多的选择。
Goldman: 那很好。
Sidone: 我们也很开心。
Goldman: Jerry,再次感谢你接受采访。