¿Cuál es el método estándar de soldadura por ranura para probar la soldabilidad de dispositivos en la industria electrónica?

Con el desarrollo integral y la mejora continua de la industria de la información electrónica, la aplicación de componentes electrónicos ha penetrado gradualmente en todos los ámbitos de la vida. Sin embargo, el problema de la oxidación de los extremos de soldadura de los componentes electrónicos siempre ha preocupado a los colegas de la industria. Este artículo parte del mecanismo de oxidación del extremo de soldadura de componentes electrónicos, analiza las causas de la oxidación del extremo de soldadura y rastrea gradualmente las soluciones de soldabilidad para la oxidación del extremo de soldadura en función de sus causas. Y trate de explorar los criterios de soldabilidad para la oxidación del extremo de la soldadura. Palabras clave: Soldabilidad por oxidación de componentes electrónicos Texto: Con la aplicación generalizada de la tecnología SMT en computadoras, comunicaciones en red, electrónica de consumo, electrónica automotriz y otros productos, la industria SMT presagia cada vez más claramente una nueva era en su historia de desarrollo. Aunque la tasa de parches de componentes electrónicos en mi país supera actualmente el 60%, todavía existe una cierta brecha en comparación con la tasa de parches de productos electrónicos del 90% en el mundo. Se puede decir que la industria de parches de mi país todavía tiene un buen margen de desarrollo. . El sano desarrollo de la industria SMT es inseparable de la prosperidad común de los eslabones ascendentes y descendentes de la industria. La producción SMT utiliza principalmente una impresora de pantalla para imprimir pasta de soldadura en la placa de circuito, luego usa una máquina de colocación para unir componentes electrónicos a las posiciones correspondientes en la placa de circuito y luego usa un horno de reflujo para completar la soldadura de los componentes del chip de PCB. Durante este proceso, debido a diversas razones, como serigrafía deficiente, instalación inexacta, temperatura inadecuada del horno, etc., pueden ocurrir defectos de soldadura como soldadura virtual, offset, bolas de soldadura, cortocircuitos y puentes. Este artículo solo parte del problema de la oxidación de los extremos de soldadura de los componentes electrónicos y hace una exploración superficial, esperando encontrar un método efectivo para solucionar la oxidación de los extremos de soldadura de los componentes electrónicos y así lograr su soldabilidad. La oxidación, como su nombre indica, es una reacción química entre el extremo de soldadura de los componentes electrónicos y el oxígeno del aire, produciendo algunos óxidos metálicos que se adhieren a la superficie de la almohadilla de soldadura, afectando el contacto total entre la soldadura, la PCB y el componente. cuerpo, lo que resulta en una soldadura poco confiable. En la actualidad, los extremos de soldadura de los componentes electrónicos en el mercado generalmente están hechos de cobre metálico y aluminio, y luego se recubren con Sn/Bi, Sn/Ag, Sn/Cu, etc. Casi todos los componentes electrónicos contienen cobre metálico. Cuando el entorno externo cumple las condiciones para una reacción química del cobre metálico, se produce una reacción de oxidación en el extremo de soldadura del componente electrónico, produciendo óxido cuproso de color marrón rojizo (la ecuación de Cu2O es: 4Cu O2 = 2Cu2O). Es por eso que a menudo vemos el extremo de soldadura en color marrón rojizo, pero a veces encontramos que el extremo de soldadura es gris-negro. Esto se debe a que el óxido cuproso se oxida aún más para formar óxido de cobre negro (la ecuación de CuO es: 2 Cu2O O2 = 4CuO). ). A veces encontramos que el extremo de soldadura es de color marrón rojizo. Aparece una película verde en el extremo de soldadura, lo que es una reacción de oxidación más grave. El cobre reacciona con oxígeno (O2), agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2) en el aire para formar carbonato de cobre básico (Cu2(OH)2CO3, también conocido como pátina, la ecuación es 2Cu O2 CO2 H2O= Cu2(OH) 2CO3). A veces también llamamos óxido cuproso "óxido de cobre rojo" y, a veces, también se le llama óxido de cobre en términos generales. Puede considerarse como un óxido de cobre generalizado. Este es el fenómeno básico de oxidación de los extremos de soldadura de los componentes electrónicos que solemos ver. Por supuesto, podemos ver claramente el fenómeno de oxidación en el extremo de la soldadura a partir del color, pero algunos fenómenos de oxidación no son tan obvios como para que no podamos analizarlos a partir del color, pero de hecho es la oxidación la que causa una soldadura deficiente. ¿Qué método se puede utilizar para demostrar su fenómeno de oxidación en este momento? A continuación enumeraremos varios métodos para comprobar la oxidación: 1. Limpie el extremo de soldadura con goma antes de soldar para ver si se puede aplicar estaño. 2. Pula la almohadilla soldable con papel de lija para ver si cambia de color. 3. Limpie el extremo de soldadura con; luego agregue fundente y ajuste la temperatura del horno o el soldador para ver si se mejora el efecto de soldadura. 4. Reemplace los componentes electrónicos del mismo material de diferentes lotes, use las mismas condiciones de proceso para soldar en el horno o en la soldadura eléctrica. hierro y compare los dos efectos de soldadura. Saque una conclusión; 5. Observe cuidadosamente con un microscopio para ver si hay cambios sutiles en su color 6. Utilice un probador de soldabilidad para medir la soldabilidad de los componentes electrónicos; El analizador bioquímico automático se utiliza para medir el contenido de iones de cobre y se utiliza principalmente en la sala de experimentos. Los métodos anteriores a veces pueden sacar conclusiones, pero a veces el fenómeno de oxidación no es obvio. Requiere el uso integral de varios métodos e intentos repetidos para llegar a la conclusión correcta. Entonces, ¿qué causa la oxidación de los componentes electrónicos? Es necesario encontrar la causa raíz del problema a partir del mecanismo de oxidación.

La esencia de la reacción de oxidación es que la valencia aumenta, se pierden electrones y el cobre, como agente reductor, se oxida para generar productos de oxidación. Esta reacción debe cumplir con las condiciones apropiadas (aire; agente oxidante o reactivo químico). Específico de los componentes electrónicos, se refiere principalmente a la falta de medidas de aislamiento efectivas, oxígeno u algunos óxidos metálicos de alto precio, sales metálicas de alto precio, ácido nítrico, nitrosulfato, nitroso, peroxiácido y otras sustancias químicas y componentes electrónicos expuestos. sufre una reacción de oxidación, lo que hace que los extremos de soldadura de los componentes electrónicos se oxiden, imposibilitando una soldadura efectiva. En general, esto tiene mucho que ver con nuestra gestión de materiales y control de las condiciones ambientales. ¿Cuáles son entonces las condiciones de almacenamiento y el control ambiental durante el funcionamiento de los componentes electrónicos? Generalmente, el almacenamiento de componentes electrónicos está relacionado con la temperatura y la humedad, y también existen restricciones de vida útil. La mayoría requiere una temperatura de 22/-5 grados, una humedad inferior a 70 y un período de aptitud física de un año. La mayoría de los productos electrónicos requieren condiciones secas para operar y almacenar. Según las estadísticas, más de una cuarta parte de los defectos de fabricación industrial en todo el mundo cada año están relacionados con riesgos de humedad. Para la industria electrónica, el daño de la humedad se ha convertido en uno de los principales factores que afectan la calidad del producto. El principal daño causado por la humedad a la industria de los semiconductores es que la humedad puede penetrar el paquete de plástico del CI e invadir el CI a través de espacios como pines, lo que hace que el CI absorba la humedad. SMT forma vapor de agua durante el proceso de calentamiento, lo que hace que el paquete de resina del CI se agriete y el metal dentro del dispositivo de CI se oxide, lo que provoca fallas en el producto. Además, durante el proceso de soldadura de PCB del dispositivo, la liberación de presión de vapor de agua también puede provocar una soldadura virtual. Otros dispositivos electrónicos, como condensadores, dispositivos cerámicos, conectores, interruptores, soldaduras, PCB, cristales, obleas de silicio, osciladores sensibles al tiempo, pegamento SMT, adhesivos para materiales de electrodos, pastas electrónicas, dispositivos de alto brillo, etc. , se dañará por la humedad y durante el funcionamiento de equipos electrónicos, como: entre productos semiacabados en el embalaje y el siguiente proceso; encendido antes y después del embalaje de PCB; Desembalados pero no usados; dispositivos en espera de soldadura en hornos de estaño; equipos que deben precalentarse después del horneado, etc. , también puede resultar dañado por la humedad. Además, las máquinas electrónicas terminadas todavía están expuestas a riesgos de humedad durante el almacenamiento y el transporte. Lo ideal es que la humedad del entorno de almacenamiento de componentes electrónicos sea inferior a 40 °C, y algunas variedades requieren una humedad menor. En condiciones reales, ¿cómo gestionamos el entorno de almacenamiento de productos electrónicos a través de medios modernos? Primero analicemos todo el proceso de producción de productos electrónicos. Nos centramos principalmente en la temperatura y humedad de los almacenes de materias primas, talleres de producción, almacenes de productos terminados y vehículos de transporte. El método de gestión tradicional es: los custodios o gerentes de almacén verificarán y registrarán los valores de humedad de los almacenes y talleres de vez en cuando, y utilizarán equipos de humidificación o deshumidificación para controlar la humedad de los almacenes y talleres cuando se encuentren condiciones anormales. Este método de gestión requiere mucho tiempo y es laborioso, los datos registrados no serán muy objetivos debido a factores humanos y no cumple con los requisitos de la gestión empresarial moderna en términos de logística; las empresas básicamente no tienen forma de gestionar la temperatura y la humedad; cambios en los vehículos de transporte. Entonces, ¿qué métodos se pueden utilizar para que la gestión empresarial sea a la vez científica y estandarizada? Los registradores automáticos de temperatura y humedad que existen actualmente en el mercado son una solución eficaz. Este tipo de equipo generalmente consta de una parte de medición, un cuerpo de instrumento y una interfaz de PC. Sus características funcionales son: nos ahorra la molestia de registrar manualmente la temperatura y la humedad, y hace que la visualización de los datos de temperatura y humedad sea muy sencilla. El intervalo de grabación se puede ajustar desde 3 segundos hasta 24 horas según nuestras condiciones específicas. También podemos configurar los límites superior e inferior de las alarmas de temperatura y humedad en el software, y el software también tiene funciones de análisis de datos. La información registrada por el registrador de temperatura y humedad incluye datos de fecha, hora, temperatura y humedad, que se pueden dividir en datos de tabla y datos de curva. También puede realizar la función de alarma en tiempo real según sea necesario, logrando así un almacenamiento efectivo y un fuerte control de la temperatura. componentes electrónicos. El hecho de que hayamos hecho un buen trabajo en el almacenamiento y conservación de los componentes electrónicos no significa que el fenómeno de oxidación de los terminales de soldadura no volverá a ocurrir. Después de todo, existe un cierto límite en el rango que podemos controlar artificialmente. La situación ideal de no oxidación no se ha resuelto completamente de la teoría a la realidad, especialmente porque nos encontramos en una etapa especial de transición de la soldadura sin plomo. -Materiales, tableros impresos, componentes libres. No existen estándares para dispositivos, pruebas, etc., y ni siquiera existen estándares para los métodos de prueba de confiabilidad. La confiabilidad es lo que nos preocupa mucho. El actual proceso sin plomo, especialmente en China, se encuentra en una etapa caótica.

Debido a la mezcla de plomo y plomo, pueden ocurrir serios problemas de confiabilidad, especialmente cuando los componentes con terminales de soldadura sin plomo utilizan soldadura con plomo y procesos sin plomo. Estos problemas no son solo los problemas a los que se debe prestar atención en la soldadura sin plomo en la etapa de transición actual, sino también los problemas a los que se debe prestar atención en la soldadura sin plomo en la etapa de transición. No existe un estándar para la soldabilidad debido a la oxidación de los extremos de la soldadura, pero debemos trabajar duro para encontrar una solución a este problema. Cuando los terminales de soldadura y las clavijas de los componentes y las almohadillas de la placa de circuito impreso se oxidan o contaminan, o la placa de circuito impreso se moja, se producirán defectos de soldadura como humectación deficiente, soldadura virtual, bolas de soldadura y huecos durante la soldadura por reflujo. Estos defectos son causados ​​por la oxidación. En el pasado, cuando encontrábamos estos defectos, generalmente los reparábamos directamente. Pensábamos que después de la reparación, las uniones de soldadura serían más fuertes y perfectas, y la calidad general de los componentes electrónicos mejoraría. De hecho, este concepto tradicional es incorrecto. Debido a que los trabajos de reparación son destructivos, pueden acortar la vida útil del producto. Si el método de reparación es incorrecto, agravará el daño a los componentes y a las placas de circuito impreso, e incluso la PCB será desechada. Por lo tanto, debemos tener cuidado al resolver la soldabilidad de la oxidación del extremo de la soldadura, de lo contrario podemos caer en nuevos malentendidos. Para no caer en un malentendido, lo primero que se debe hacer es evitar la oxidación, hacer un buen trabajo en el almacenamiento de materiales, control de temperatura y humedad ambiental, mantenimiento de equipos, investigación de nuevos materiales y tratamiento antioxidante de componentes electrónicos. Por supuesto, la oxidación está en todas partes, todo el tiempo, ocurre rápidamente, es destructiva y lo más aterrador es que es casi inevitable. Entonces, ¿cómo debemos tratar los componentes electrónicos oxidados? Evidentemente, simplemente desechar los componentes electrónicos no es la solución más viable. Después de todo, todavía tenemos control de costes. Trate los componentes electrónicos oxidados dentro de un rango apropiado y controlable para garantizar su soldabilidad. Aquí hay algunas soluciones comunes: 1. Según el estándar IPC-M190 J-STD-033, los componentes del chip expuestos a ambientes de aire con alta humedad deben colocarse en un horno de secado con una humedad inferior a 10 RH y el tiempo de exposición es 10 veces mayor para restaurar la "vida de taller" del componentes. 2. Para una oxidación leve, dado que la capa de óxido es delgada y polvorienta, puede usar un borrador de dibujo para limpiar suavemente la capa de óxido en la superficie del alfiler. Además, también puedes utilizar un paño sin pelusa empapado en agua de lavado para fregar, que generalmente puede eliminar las sustancias oxidadas. 3. Para oxidación severa, generalmente se usa esmaltado con estaño. Los pasos específicos son los siguientes: ① La colofonia se puede preparar disolviendo la colofonia en alcohol con fundente. Cuanto mayor sea la concentración, mejor, para garantizar que se adhiera bien al producto. pines del dispositivo; (2) La soldadura del revestimiento de estaño puede estar hecha de la misma aleación que la pasta de soldadura. La temperatura del pequeño horno de estaño se establece entre 350 ℃ y 400 ℃ y el tiempo de revestimiento de estaño es de 3 a 5 segundos. (3) Una vez completado el revestimiento de estaño, puede haber pines individuales. Si hay puntas de estaño o cortocircuitos, puede usar un soldador para limpiarlos (4) Verifique que los pines estañados generalmente cumplan con los requisitos de soldadura; la calidad final de la soldadura. El método anterior es principalmente para espacios entre pines superiores a 0,5 mm, no para dispositivos y paquetes BGA inferiores a 0,5 mm. Para este tipo de dispositivo, se puede aplicar fundente de colofonia a los pines o bolas de soldadura antes de soldar y luego calentar a 110 ℃-130 ℃ durante 40-60 segundos, lo que también puede eliminar la capa de óxido. 4. Utilice una cuchilla pequeña para raspar la capa de óxido en la superficie del alambre metálico para exponer el brillo metálico del alambre y luego aplique una capa de solución de alcohol de colofonia para evitar la reoxidación. 5. Utilice bolsas antioxidantes dos en uno antioxidantes y antiestáticas, que no solo pueden prevenir la electricidad estática, sino también prevenir la corrosión y la oxidación, compensando las deficiencias de las bolsas antiestáticas tradicionales. 6. Implementar completamente pintura en aerosol, galvanoplastia, lubricación y envasado al vacío para acortar aún más el contacto entre los componentes electrónicos y el mundo exterior antes de procesarlos. 7. Estandarizar el orden del sitio de producción y fortalecer la gestión de los empleados de primera línea. Todo el personal que entre en contacto directo o indirecto con componentes electrónicos debe usar protectores de dedos y pies de goma antiestáticos (zapatos de trabajo antiestáticos). Por un lado, proporciona una eficaz protección electrostática, por otro, evita los problemas de oxidación provocados por manchas y manchas de sudor. 8. Realizar pruebas de soldabilidad para verificar el grado de oxidación de los componentes electrónicos y tomar las medidas correspondientes según la situación. Este método se utiliza generalmente en unidades de investigación científica y en la etapa de producción de prueba antes de la producción en masa.

En la actualidad, los estándares nacionales para la "prueba de soldabilidad" son:

Métodos de prueba para la soldabilidad y pruebas de soldabilidad de lodos de metales preciosos para tecnología microelectrónica de película gruesa

GB/T 2423.32- 1985 Basic Procedimiento de prueba ambiental para productos eléctricos y electrónicos Método de prueba de soldabilidad por pesaje en húmedo

GB/T 2424.21-1985 Procedimiento de prueba ambiental básico para productos eléctricos y electrónicos Directrices para pruebas de soldabilidad por pesaje en húmedo.

Método de prueba de alambre desnudo (GB/T 4909.12-1985) Prueba de soldabilidad con método de bola de estaño.

QJ 2028-1990 Método de ensayo de soldabilidad de revestimientos.

SJ/T 10669-1995 Solución de soldabilidad Prueba de soldabilidad de componentes montados en superficie Componentes electrónicos Oxidación del extremo de soldadura Actualmente, no existe un estándar unificado en China, pero este problema que nos ha preocupado durante mucho tiempo debe solucionarse. resuelto. Al fin y al cabo, las consecuencias de la oxidación no son sólo un aumento invisible de nuestros costes, sino que también se ponen a prueba la fiabilidad y la estabilidad de nuestros productos, lo que a su vez afecta al sano desarrollo de toda nuestra cadena industrial. Con el desarrollo continuo de la industria electrónica, creo que los colegas de la industria también tendrán sus propias investigaciones, conocimientos y resultados sobre la oxidación de componentes electrónicos. Cuando buscamos soluciones de soldabilidad para la oxidación de los extremos de la soldadura, no debemos dejar de lado la fuente del problema: investigar nuevos materiales y utilizar nuevos procesos para producir componentes electrónicos resistentes a la oxidación. Siempre que se elimine la posibilidad de oxidación de la fuente y se combine con un estricto control y gestión de las condiciones externas, no hay necesidad de analizar la soldabilidad de la oxidación del extremo de soldadura. Sin embargo, todavía estamos a cierta distancia de este estado ideal, pero creo que no esperaremos demasiado.