Перейти к содержанию

Смачивание

Хорошее паяное соединение начинается с того, что припой растекается по площадке и выводу, а не собирается в шарик. Это растекание называют смачиванием, а способность поверхности к нему — паяемостью.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Смачивание — растекание расплавленного припоя по поверхности металла с образованием сплошного металлического контакта. Способность выводов и площадок смачиваться называют паяемостью. Без смачивания соединения нет: припой лишь лежит на поверхности или собирается в шарик.

От чего зависит

ФакторВлияние
Покрытие выводов и площадокразные покрытия смачиваются с разной скоростью; см. финишное покрытие
Флюсудаляет оксиды и защищает металл при нагреве
Сплав припояSnPb и SnAgCu ведут себя по-разному
Нагревобе поверхности должны дойти до температуры пайки
Хранениеокисление и старение снижают паяемость

Как измеряют

TI в записке SZZA026 описывает метод баланса смачивания (менискограф). Вывод погружают в ванну с припоем и записывают силу, с которой припой на него действует:

  1. Вначале сила отрицательна: припой ещё не смочил образец и выталкивает его.
  2. Когда смачивание начинается, сила растёт и пересекает ноль — это время t₀.
  3. Затем она выходит на установившееся значение; для сравнения TI использовала ещё время до 2/3 максимальной силы.

По J-STD-002 это инженерная оценка без установленного критерия годности. В той же работе покрытие NiPdAu смачивалось быстрее других и с SnPb, и с SnAgCu. Паяемость служит и мерой срока хранения: в SZZA046 TI оценивает старение бессвинцовых покрытий именно по испытаниям паяемости.

Смачивание и дефекты

Если два конца чипа смачиваются неодновременно, силы натяжения неравны, и возникает эффект надгробного камня. Форма застывшего припоя у вывода — галтель — показывает качество смачивания там, где её видно. У корпусов QFN торцы не покрыты, и TI предупреждает, что отсутствие галтели сбоку не говорит о плохом соединении снизу; для контроля выпускают корпуса со смачиваемыми торцами.

Частые вопросы

Почему припой не растекается, а собирается в шарик?

Поверхность не смачивается: на ней оксид или загрязнение, которые флюс не смог удалить, либо недостаточен нагрев. Если площадка или вывод долго хранились, их паяемость могла ухудшиться — TI именно по паяемости оценивает срок хранения компонентов.

Как измеряют смачиваемость?

Методом баланса смачивания: вывод погружают в припой и записывают силу. Сначала она отрицательна — припой выталкивает несмоченный образец, затем растёт и пересекает ноль, когда начинается смачивание. TI сравнивала покрытия по времени до нуля и до 2/3 максимальной силы. По J-STD-002 это инженерный, а не приёмочный тест.

Плохо ли, если у QFN нет галтели на боковых торцах?

Не обязательно. TI в записке о пайке QFN отмечает, что боковые торцы выводов у таких корпусов не покрыты, IPC-A-610 не требует на них галтели, и кажущееся плохое смачивание сбоку не влияет на соединение под корпусом. Для визуального контроля выпускают корпуса со смачиваемыми торцами.

Источники

  1. Texas Instruments. Evaluation of Nickel/Palladium/Gold-Finished Surface-Mount Integrated Circuits, SZZA026 (July 2001) — тест баланса смачивания (менискограф) оценивает смачиваемость выводов; в ANSI/J-STD-002 он отнесён к испытаниям без установленного критерия годности, только для инженерной оценки; измеряют силу, с которой припой действует на образец при погружении, как функцию времени; сначала сила отрицательна (несмачивание, выталкивание), при начале смачивания стремится к нулю; критерии — время пересечения нуля t0 и время до 2/3 максимальной силы; покрытие NiPdAu показало более быстрое смачивание; оценка с припоями SnPb и SnAgCu
  2. Texas Instruments. Shelf-Life Evaluation of Lead-Free Component Finishes, SZZA046 (June 2004) — срок хранения оценивают по паяемости выводов после ускоренного старения (паровое кондиционирование); бессвинцовые покрытия проходят испытания паяемости после 96 ч в среде класса 2
  3. Texas Instruments. QFN and SON PCB Attachment, SLUA271C (June 2002, revised December 2023) — разд. 5.4: внешняя галтель зависит от активности флюса, объёма припоя и зазора; IPC-A-610D не требует боковой галтели, так как торцы выводов не покрыты; кажущееся ухудшение смачивания сбоку не влияет на соединение снизу
  4. Johanson Technology. Soldering Application Note for Ceramic Chip Components, 36S00160 — оплавление — нагрев, при котором паста оплавляется и происходит смачивание выводов конденсатора и контактов платы; неравное поверхностное натяжение при смачивании двух концов вызывает подъём чипа

Нашли ошибку?

Смотрите также