PCB灌铜方式对PINQFP焊接的影响.doc

PCB灌铜方式对296PIN QFP焊接的影响 专业：工艺 部门：AOE 作者：杨少云 【摘要】本文从分析MS06机芯板上的296PIN大尺寸QFP假焊入手，详细论述了296PIN大尺寸QFP假焊的焊接形成过程，并从QFP假焊的现象和焊接过程推断，分析出PCB受热翘曲是影响QFP假焊的根本原因，最终通过改变PCB上下面的灌铜方式，来减小PCB的受热翘曲变形量，从而彻底解决了296PIN 的大尺寸QFP假焊的问题。 【关键词】296PIN 大尺寸QFP 玻璃化转变温度（Tg） PCB受热翘曲变形 一、引 言 我司SMT车间在今年年初生产MS06机芯主板（40-MST06P-MAE2XG)时，出现QFP主IC U701 100%的假焊不良，不良现象比较特殊，绝大部分为IC一个角两边的引脚明显翘起，与焊盘没有在一个平面，而且较集中在190～250脚区域，类似于SMT焊接中的“枕头”现象。 U701焊接不良出现后，SMT工艺人员采取多种工艺改善措施，均无明显效果。后经部品部测量、验证，PCB板和IC部品也都是符合要求的，没有发现明显的缺陷。因这个IC的焊接问题长期得不到解决，严重影响了产品的交期，经和SMT人员的再次的验证、讨论分析，推证出了不良的根本原因，并通过简单的改板，彻底解决了该焊接问题。详细的论证、分析过程见下文。 二、QFP焊接不良现象及原因分析 1）前期的296PIN假焊分析过程及结论介绍 MS06机芯板上的主芯片QFP假焊问题，经SMT工艺人员、SQA及AOE技术人员的多次分析、实验，已经证明这个焊接问题，不是普通的生产工艺或部品质量导致的焊接问题。论证的证据如下： 1、SMT采取了多项工艺改善措施，几乎对焊接不良没有多大帮助，不良率几乎一直维持在90%～100%； 2、部品部也更换了多家PCB板厂家和更好的板材，对焊接也没有改善。而且经采购部验证同样的IC在同行业的其它工厂生产都焊接良好，没有出现假焊问题； 3、经查证IC的焊盘设计也是符合IC供应商推荐标准的，和行业标杆厂家设计的焊盘相同。 以上证据都经过了多次论证，可以证明假焊的根本原因，不在上述三个方面，可能是一个对我们来说比较陌生的领域产生的，所以需要重新审视这些不良现象，摒弃那些先入为主的经验教条，进行更系统的理论分析、论证，准确查找出根本的焊接不良原因。 2）296PIN大尺寸QFP、主板及生产基本信息 MS06机芯主板（40-MST06P-MAE2XG) ，主IC U701 为大尺寸的QFP，基本是工业行业内使用到的最大尺寸的QFP，再大的尺寸工业生产已经极少采用了。详细的封装形式如下： 3）296PIN大尺寸QFP假焊现象分析 如下图3所示，标识的区域190～250脚是焊接不良的主要集中点。 4）296PIN大尺寸QFP假焊焊点显微镜观察分析 通过显微镜放大图片观察可见，不良焊脚与焊剂虽有接触，但并没有形成良好的焊点。有的焊脚甚至能观察出，引脚被焊盘上固化的焊剂顶高的现象，导致整排引脚看起来，不一样整齐，有长有短，但是在焊接前，对IC引脚进行检查比较，发现都是非常整齐的，没有异常情况。 5）296PIN大尺寸QFP假焊焊点剖面图分析 为了进一步了解焊点的焊接情况，针对QFP的假焊接脚，对IC进行了冷拔后，观察发现，假焊焊点有如下特点，详见下图6所示： 6）296PIN大尺寸QFP焊接“枕头现象”产生原因分析 “枕头现象”产生的原因：一般指器件在回流焊接过程中，由于器件或是PCB板受热后翘曲变形，使器件焊脚和锡膏分开了，然后各自的表面层因在高温环境下而迅速氧化，在回流焊接完成进入冷却时，器件或PCB板的形变有一定的恢复，导致焊锡在半冷却固化状态下，器件引脚和锡膏再次接触，就形成类似枕头现象的焊接，器件只是接触了焊锡膏，但并没有形成合金层。这也是为什么观察到焊点表面有压痕或好像被顶高的现象的原因。 结合这个QFP焊接不良的特点综合分析，初步可以确定，QFP的假焊主要原因应为器件和PCB焊盘的热形变，导致局部共面性超出了锡膏补偿能力，使部分引脚形成了焊接，部分引脚无法被锡膏浸润，成为了假焊。 三、296PIN大尺寸QFP焊接不良根本原因理论推证 通过上述的假焊不良图片的放大观察和回流焊接过程推理，已初步判定，导致QFP假焊的主要原因，是QFP和PCB在回流焊接过程中发生了翘曲形变导致的，那这种形变是如何产生的呢，为什么在其它类似的PCB板上没有造成那么大的影响呢。 首先对器件材料的特性分析，经查证QFP的外框引脚材料为铜材，热膨胀系数为：（160~180)×10-7／℃，塑封体树脂的膨胀系数为：2