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热处理对SAC合金层IMC的影响

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热处理对SAC合金层IMC的影响热处理对96.5Sn3.5Ag焊点中Cu-Sn合金层的影响 汤清华 潘晓光 Lawrance C.M.Wu 摘要 在焊点与铜基之间形 成的Cu-Sn合金成分对表面安装器件的疲劳寿命起着关键性的作用。本文着重研究了93.5Sn3.5Ag(简写为Sn-Ag)焊料与Cu基界面间形成的 合金层,通过电子扫描显微镜(SEM),X衍射(XDA)及能谱X射线(EDX)等分析发现,在Sn-Ag与Cu基界面上存在Cu6Sn5及Cu3Sn两种合金成分,且随着热处理时间增加,Cu6Sn5合金层增厚,并在该处容易出现裂纹而导致焊点强度减...

热处理对SAC合金层IMC的影响
热处理对96.5Sn3.5Ag焊点中Cu-Sn合金层的影响 汤清华 潘晓光 Lawrance C.M.Wu 摘要 在焊点与铜基之间形 成的Cu-Sn合金成分对 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面安装器件的疲劳寿命起着关键性的作用。本文着重研究了93.5Sn3.5Ag(简写为Sn-Ag)焊料与Cu基界面间形成的 合金层,通过电子扫描显微镜(SEM),X衍射(XDA)及能谱X射线(EDX)等 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 发现,在Sn-Ag与Cu基界面上存在Cu6Sn5及Cu3Sn两种合金成分,且随着热处理时间增加,Cu6Sn5合金层增厚,并在该处容易出现裂纹而导致焊点强度减弱,从而使焊点产生疲劳失效。 关键词 热处理  96.5Sn3.5Ag焊点  合金层 Effect of Annealing on Intermetallic Cu-Sn of 96.5Sn3.5Ag Solder Joint Tang Qinghua Pan Xiaoguang Dept of Electronics of Science and Technology Huazhong University of Science and Technology Lawrance C.M.Wu Dept of Physics and Materials Science of City University of Hongkong Abstract Copper-Tin(Cu-Sn) Intermetallic compounds(IMC) between solder joint and Cu pad plays a key role on the fatigue life serface on mount technology(SMT).In this paper,the Cu-Sn IMC of 96.5Sn3.5Ag solder joint was studied.Through SEM,XDA and EDX analysis,it was found that there were two kinds intermetalic,Cu6Sn5 and Cu3Sn,on the interface of solder and copper,The thickness of intermetallic increased with annealing time increased.It would cause the creak of the solder and abate the mechanical strength of solder and make solder fatigue failure. Keywords Annealing  96.5Sn3.5Ag solder joint  Intermetallic 在表面安装焊点中影响其可行性的主要因素之一是焊料与铜基界面出现的Cu-Sn合金层,对Sn-Pb焊料,有两种合金项成分出现在界面上,即Cu6Sn5和Cu3Sn[1,2],由于Cu6Sn5本身具有易碎的特性,加上它与焊点及印制电路板之间热膨胀系数相差较大,从而是使焊点强度降低,直至产生疲劳失效的重要隐患。 无铅焊料一直是人们研究用以替代Sn-Pb焊料的重要目标,研究发现Sn-Ag焊料有很多性能都达到甚至超过了Sn-Pb焊料的性能,如它具有好的延展性、热蠕变及热阻小等特性,但它的熔点较高而决定其只能用于高温焊接。 本文主要研究了Sn-Ag焊料与铜基形成的合金层。我们采用典型的再流焊工艺焊接样品,并在不同的热处理条件下对样品进行热处理,测试焊点的切向拉力强度,并用SEM、EDX、XDA观察并分析焊点的结构及成分。 1 实验过程 将96.5Sn3.5Ag焊膏印刷到FR-4印制电路板(PCB)上,测量焊膏的厚度,保证焊膏厚度为160~180μm,以避免焊膏厚度对焊点性能造成的影响。置1206 LCCC元件于铜焊盘上,放其到再流焊系统中进行焊接,其焊接曲线如图1所示。 图1 Sn-Ag典型的再流焊接曲线图 将样品置于100℃恒温炉中进行热处理,其热处理时间分别为0h、0.5h、72h、240h和480h,将一部分样品在拉力测试仪上测试焊点的拉力强度,其测量方法如图2所示,另一部分样品经切割、研磨抛光后,放置到2%HCl、6%HNO3的水溶液中腐蚀10~20s,在SEM下观察焊点的结构,并测量合金层的厚度,用EDX及XDA分析其相成分。 图2 焊点的拉力测量 2 结果与分析 图3为焊点的分析曲线,图4为焊点与铜盘间界面的X衍射分析图,从图4中可以看出,在界面中主要有两种合金相成分出现,即Cu6Sn5和Cu3Sn。对焊点中合金层厚度的测量发现,随着热处理时间的增加,合金相厚度增加。图5为合金层的厚度随热处理时间的变化曲线。根据EDX分析发现,Cu3Sn主要出现在富铜侧,且随热处理时间增加,Cu6Sn5相厚度相应增加。 图3 界面中不同位置的EDX曲线 图4 合金层的XDA分析曲线 图5 合金层厚度随热处理时间的变化曲线 测试各样品的切向拉力强度,我们发现热处理时间对焊点强度有较大影响,图6为不同热处理条件下测试的焊点切向拉力强度。图上可以看到,随着热处理时间的增加,焊点强度出现极大值。 图6 切向拉力强度随热处理时间变化曲线 从图5中我们可以看到,在热处理时间较短时,合金层的厚度增加 较少,这对焊点强度影响并不显著。我们知道焊点在焊接过程中由于有机物的挥发,且焊接时间较短,焊点中容易产生孔洞,同时有机物挥发不完全而有物质残留在 焊点内,这都会影响焊点的强度。适当的热处理时间有助于焊点中的组织重排,有利于有机物的挥发及气孔的排出[3,4],因此在热处理时间为0.5h,焊点的强度有所增加。当热处理时间增加时,合金相Cu6Sn5增加较多,我们知道Cu6Sn5本身具有脆性,同时合金层与焊点及PCB之间热膨胀系数不匹配,使其在合金层处出现裂纹,从而导致焊点强度下降,进而影响了焊点的疲劳寿命。 3 结论 本文主要研究了不同热处理条件下,Sn-Ag焊料与Cu基界面间形成的合金相成分,研究发现,在焊点与Cu基界面上有两种Cu-Sn合金相存在,即Cu6Sn5和Cu3Sn,且随着热处理时间的增加,Cu6Sn5相厚度增加。对焊点进行切向拉力强度测试发现,焊点的拉力强度随着热处理时间的变化而出现极大值。 作者单位:(汤清华 潘晓光)华中理工大学电子科学与技术系(武汉 430074) (Lawrance C.M.Wu)香港城市大学物理与材料科学系 参考文献 1 Tu P L,Chan Yan C,Lai J K L.Effect of Intermetallic Compounds on the Thermal Fatigue of Surface Mount Solder Joints.IEEE Transactions on components,packaging,and manufactruing technology-Part B,1997,20(1):87~93 2 Alex C K So,Chan Yan C.Reliability Studies of Surface Mount Solder Joints-Effect of Cu-Sn Intermetallic Compounds.IEEE Transactions on components,packaging,and manufacturing technology-Part B,1996,19(3):661~668 3 Tang Q H,Chan Y C.Electrical and Fatigue Failure Properties of Plastic Ball Grid Array Assemblies Effect of Thermal Shock.TheThird Pacific Rim International Materials and Processing,1998,2(7):2683~2688 6 回复:IPC-A-610E 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 培训 焊锡培训资料ppt免费下载焊接培训教程 ppt 下载特设培训下载班长管理培训下载培训时间表下载 8月23-25日即将在上海开课 0 前言 在SMT生产中,BGA、QFN、CSP等无引脚的元器件,在进行焊接时,无论是回流焊接还是波峰焊接,无论是有铅制程还是无铅制程,冷却之后 都难免会出現一些在所难免的空洞(气泡)现象的产生。焊点內部发生空洞的主要成因是FLUX中的有机物经过高溫裂解后产生的气泡无法及时逸出。在回流区 FLUX已经被消耗殆尽,锡膏的粘度发生了较大的变化,此时锡膏之中的FLUX发生裂解,导致高溫裂解后的气泡无法及时的逸出,被包围在锡球中,冷却后就 形成空洞現象。目前,一般使用X-Ray设备进行检查空洞的面积,通过X-Ray都可以看到焊球的空洞分布狀況。只要有些器件空洞所占面积的比例不是很 大,常常认为是符合接受标准标准(如IPC-A-610D 8.2.12.4),因此在检验时沒有引起足够的重视。 在众多的空洞现象中发现,产生空洞现象与焊料本身的表面张力有着直接的联系。锡膏的表面张力越大,高温裂解的气泡越难逸出焊料球,气泡被团团包围在锡球之中(无铅焊料的表面张力达到4.60×10-3 N/260 ℃),表面张力越小,高温裂解后的气泡就很容易逃出焊料球,被锡球团团包围的机率就相当小(有铅焊料的表面张力达到3。80×10-3 N / 260 ℃,Sn63-Pb37,m.p为183 ℃)。已经陷入高温裂解的气泡,在有铅焊料密度较大(约8.44 g/cm3) 的情况之下,焊料中的合金在相互挤压下,有机物就会向外面逃脱,所以有机物残留在焊点中的机率是相当小的,但是无铅就完全不一样了。比重不但比有铅小,而 且无铅的表面张力又比有铅高出很多,同时熔点又比有铅高出34 ℃之多(Sn63-Pb37,熔点为183 ℃,SAC305熔点约为217 ℃),在种种环境不利的情况下,无铅焊料中的有机物就很难从焊球中分解出来,有机物常常被包围在焊球中,冷却后就会形成空洞现象。 从焊点的可靠度来讲,空洞现象会给焊点带来不可估计的风险,同时空洞现象比较严重的话,还影响焊点的电气连接,影响电路的畅通。所以空洞现象必须引起SMT业界人士的高度重视。 1 空洞的验收标准 业界空洞的验收标准大部分都没有确定,从IPC-A-610D版本中的一些初步的定义(8.2.12.4 表面安装阵列-空洞),我们可以得出以下一些结论:从设计上减少空洞的产生,即焊盘上的微孔不在此标准考虑的范围之内。空洞的标准由客户和制造商之间协 商。制造商可以利用各种实验分析的结果,制定最终空洞的验收标准。 可接受-1,2,3级 空洞小于25%焊球X-Ray射线图像的面积。 缺陷-1,2,3级 空洞大于25%焊球X-Ray射线图像的面积。 以上IPC中只是提到BGA空洞验收标准,但是在众多的国际大厂中又有许多厂家是不承认此标准的,即比此标准更加严格,更加苛刻。例如,IBM 认为BGA的空洞面积不可超过15%,如果超过了20%就会影响焊点的可靠度,影响焊点的使用寿命。当然,空洞面积越小越好,更小的空洞面积需要更强的工 艺去支持。但是IPC-A-610D中却没有对QFN的气泡(空洞)做相应的规定,对于这一点IPC却没有说明,真是遗憾!现阶段有许多QFN器件是用在 光纤通信领域中,这对气泡要求是相当高的。 2 空洞的成因与改善 2.1助焊剂活性的强弱影响 前面已经论述过,空洞现象的产生主要是助焊剂中的有机物经过高温裂解后产生气泡很难逸出,导致气体被包围在合金粉末中。从过程中可以看出,关键 在有机物经过高温裂解后产生的气泡,其中有机物存在的主要方式有:锡膏中的助焊剂,其它的有机物,波峰焊的助焊剂或者是浮渣的产生等等。以上的各种有机物 经过高温裂解后形成气体,由于气体的比重是相当小的,在回流中气体会悬浮在焊料的表面,气体最终会逸出去,不会停留在合金粉末的表面。但是,在焊接的时候 必须考虑焊料的表面张力,被焊元器件的重力,因此,要结合锡膏的表面张力,元器件的自身重力去分析气体为什么不能逸出合金粉末的表面,进而形成空洞。如果 有机物产生气体的浮力比焊料的表面张力小,那么助焊剂中的有机物经过高温裂解后,气体就会被包围在锡球的内部,气体深深的被锡球所吸住,这时候气体就很难 逸出去,此时就会形成空洞现象。 从锡膏厂商我们可以了解到助焊剂活性的强弱,溶剂的沸点等等。然而,当助焊剂较多活性较强时,空洞产生的机率是相当小的,即使产生空洞现象,其 产生的空洞面积也是相当少。原因是FLUX的活性较强,在待焊界面的氧化能力就弱,去除焊接表面的污物和氧化物就强。此时待焊表面露出干净的金属层,锡膏 就会有很好的扩散性和润湿性。焊接中的拒焊,缩锡现象也大大的减少,那么助焊剂的残留物被包围的机率也就不大了,当然,空洞产生的机率就会减少。如果助焊 剂的活性不强,待焊表面的污物和氧化物就不容易被去除,表面氧化物和污物就会停留在被焊金属的表面,进而阻止合金粉末与待焊金属表面焊接,此时就会形成不 良的IMC合金层。如果被焊的表面比较严重,此时根本不可能形成Cu6Sn5IMC合金层,通常我们就会认为是拒焊或者是缩锡现象。 2.2与锡膏中FLUX的粘度有关 如果助焊剂的粘度比较高时,其中松香的含量也是比较高的。此时助焊剂去除表面氧化物的能力,去除表面污物的能力就越强,缩锡,拒焊的现象就大大的减少了,焊接就会形成良好的IMC合金层,气泡也是随之减少,焊点的机械强度也就提高了,同时焊点的电气性能也随之加强。 2.3与焊盘表面的氧化程度有关 当焊盘表面的氧化程度和污物程度越高,焊接后生成的空洞也就越多。因为PAD氧化程度越大,需要极强的活性剂才能赶走被焊物表面的氧化物。特别 是OSP(Organic  Solderability  Preservatives)表面处理,OSP焊盘上的一层有机保护膜是很难被赶走的。如果焊盘表面氧化物不能被及时驱赶走,氧化物就会停留在被焊接物的 表面,此时氧化物就会阻止合金粉末与被焊接的金属表面接触,从而形成不良的IMC,此时就会产生缩锡(拒焊)现象。表面氧化比较严重,有机物经高温分解的 气体就会藏在合金粉末中,同时加上无铅的表面张力大,合金的比重也是比较大,所以气体就很难逃出,气体就会被包围在合金粉末中。当然,空洞就自然就形成 了。如果要避免此类现象的产生,就必须避免锡膏和被焊金属表面的氧化物,否则,是没有其它办法可以减少空洞或者缩锡(拒焊)现象。 2.4溶剂沸点的影响 不管是波峰焊接前或者是锡膏本身的溶剂,它们两者之间沸点的高低直接影响BGA空洞的大小和空洞形成的概率。溶剂的沸点越低,形成空洞的机率就 会越多。因此大家可以选用高沸点的溶剂来避免空洞现象的产生。如果溶剂的沸点越低,在恒温区或者是在回流区溶剂就已经挥发完毕了,剩下的只是高粘度难以移 动的有机物了,只好被团团包围。同时,PCB印刷锡膏后尽量不要长时间放置在空气中(通常2小时以内完成作业),避免锡膏吸收空气中的水分或者锡膏与空气 接触发生氧化现象。这样会额外增加空洞现象的产生。所以在选用锡膏的时候尽量选用高沸点溶剂的锡膏,来减少空洞现象的发生。 2.5 PCB的表面处理方式不同 目前业界表面处理主要有以下6种方式: ①有机保护膜(OSP,Organic  Solderability  Preservatives) ②化镍浸金(ENIG,  Electroless  Nickel  and  Immersion  Gold) ③浸镀银(I-Ag,  Immersion  Silver) ④浸镀锡(I-Sn,  Immersion   Tin) ⑤浸镀铋(I-Bi,  Immersion  Bismuth) ⑥喷锡(HASL,  Hot  Air  Solder  Levelling) 以上6种为业界现阶段的不同表面处理方式,不同的表面处理产生空洞的机理是一样的,只是产生空洞的概率和数量不同而已。其中OSP表面处理产生 空洞现象更加明显,其保护膜与焊垫界面发生空洞的概率也最多。保护膜越厚,发生空洞的概率就越大。通常OSP的厚度为0.2μm~0.5μm之间,最好在 0.35μm左右。 OSP的厚度可以用UV分光光度计或者使用扫描电子显微镜+能量色散谱仪(SEM+EDS)进行测量。如果OSP的保护膜太厚,同时助焊剂的活性强度不 够,在回流焊接的时候是很难将保护膜驱赶走,如果回流焊的温度曲线没有控制好也会造成OSP保护膜在高温环境再次氧化。保护膜没有被驱赶走,此层膜就会阻 碍IMC层的形成,如果比较严重就会造成缩锡或者拒焊现象的产生。如果在高温区发生第二次氧化现象,其结果是令人担忧的。发生了高温第二次氧化现象,即 使,在PAD上涂敷助焊剂或者是助焊膏在重新回流焊,解决拒焊或者缩锡现象还是不明显。由此可见控制OSP保护膜的厚度是非常重要的,因此做PCB的厂商 必须严格控制好OSP表面处理的工艺,以免在下游的组装生产中发生不必要的争执。至于ENIG, HASL, I-Sn, I-Ag, I-Bi等等的表面处理同样会产生空洞,只是它们产生空洞的概率都差不多,与此时的表面处理方式没有太大的区别,也就是说,发生空洞现象是有很多因素组成 的,并不是单一因素所决定的。 2.6 与回流曲线的关系(Profile) 当生产线使用Profile曲线图熔点以上的时间太长时(通常217 ℃以上的时间为30 s~60 s),会让助焊剂中可以挥发的物质消耗殆尽,进而使助焊剂的粘度发生变化或者助焊剂被烧干,甚至裂解之后不能移动。这样气体就会被包围从而无法移动,导致 空洞的产生。如果无法沾锡或者沾锡时间比较慢,其结果空洞就更加明显了。之前的Sn63Pb37,其熔点为183 ℃,熔点以上的时间也是相当少的(通常在60 s以内),这样就大大的减少了空洞的产生。而相对于无铅焊接来讲,锡膏的熔点比有铅高出34 ℃之多,其熔点以上的时间也比有铅锡膏高出很多,再加上无铅焊接的各段时间和各区段都比较长,对助焊剂的活性提出了新的挑战,要求必须强的助焊剂才能帮助 焊接。通常恒温区以上的时间(150 ℃~190 ℃)控制在60 s~120 s,峰值温度控制在235 ℃~245 ℃之间,特别是控制在240 ℃是相当好的,这对BGA的气泡控制是相当有利的。当然进行温度控制的同时,要注意不同的BGA的温度控制是不一样,要根据BGA封装的方式,大小尺 寸,BGA腹底锡球的工艺而定,不能千篇一律的概括。这样去了解和设置温度才算是正确合理的,也是符合逻辑的。同时,也可以参考BGA的零件承认书。具体 情况请参阅《IPC-7095 Design  and  Assembly  Process  Implementation  for  BGAs》BGA的设计和组装工艺的实施。 2.7 与元器件的沾锡时间有关 Sn63-Pb37 焊料的沾锡时间是非常短暂的,大约在0.6 s左右,而SnAgCu焊料的沾锡时间大约在1.5 s左右。同时无铅焊料的表面张力大,移动速度非常慢,焊料的润湿性,扩散性也比有铅焊料要差。在这些情况之下,有机物经过高温裂解后产生的气体是很难逃出 去,气体会完全被包围在合金层中,当然无铅产生空洞的概率要比有铅产生空洞现象的概率要大得多,这也是当今无铅化焊接课 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 面临的一个难题,一个挑战。 2.8 焊垫面积大小的影响 当BGA的基板采用粘著性助焊剂进行植球时,如果植球的焊盘面积比较大时很容易发生空洞现象。并且球的半径R比较大,焊球比较扁时,空洞现象也是比较明显。因为焊盘的面积大且焊球比较扁时需要更多更强的助焊剂来帮助焊接,高温裂解后的有机物残留就更加多,有机物逸出的路径,距离也就变大了,原因是焊盘的面积变大了。所以焊垫的面积大小也会影响BGA空洞现象的产生。   2.9 锡膏过多的吸入空气中的水分所致 锡膏要按照正确的方法去使用,锡膏从冰箱中取出时至少要放在室温(25 ℃±3 ℃)中回温4 h,在锡膏回温中切记不能提前打开锡膏的封盖,也不能以加温的方式进行锡膏回温。同时要避免吸入空气中的水分。锡膏在上线使用之前一定要进行锡膏搅拌,其 目的使合金粉末和助焊剂均匀的搅拌,在搅拌的过程中时间不能太长(大约3 min),搅拌的力不能太大。如果时间太长力量太大合金粉末很可能被粉碎,造成锡膏中的金属粉末被氧化。如果锡膏粉末被氧化,回流焊之后产生空洞的机率将 大大的增加。锡膏印刷后不能放在空气中太久(通常在2小时之内),应该尽块进行贴片、回流作业,否则锡膏吸入太多的水分会导致空洞产生的概率增加。由此可 以看出,锡膏的正确使用是非常重要的,一定要按照锡膏的正确使用方法去执行,否则PCBA回流之后的焊接缺陷将大大的增加。所以,正确的使用锡膏将是保证 各种焊接质量的前提条件,必须高度重视。 2.10 与BGA腹底锡球的控制工艺有关 BGA焊球的制造工艺与回流焊接的工艺是大同小异的。因此BGA制造厂商如果不严格按照BGA焊球工艺去控制,其结果焊球本身就会存在大量的空 洞,这样还没有过回流焊之前就已经产生了空洞,回流焊之后产生空洞就可想而知了。如果BGA回流工艺没有控制好,焊球空洞的比例将会增加,焊点的机械性能 和电气性能将受到很大的影响,特别是机械强度。因此,在BGA上线使用之前,建议大家可以使用X-Ray进行检查BGA焊球的空洞现象,只是BGA的腹底 要朝上,才能进行X-Ray检测。BGA本身空洞面积要求不超过5%。以这种方式进行原料检查,对回流焊后的气泡控制是大有好处的。 3 总结 随着SMT行业的高速发展,组装密度越来越高(BGA、QFN、CSP、Fine  Pitch  IC等器件的应用),元器件越来越小型化(1005、01005元器件的应用越来越普遍),PCB基板层数的增加 ,对SMT制造工艺提出了新的挑战。随着新工艺的引进,新工艺的研发,对BGA、QFN、CSP这类器件提出了更高的要求。因此,严格控制BGA、 QFN、CSP器件的空洞(气泡、界面微洞)将变得尤为重要。一旦这些器件的空洞面积超过IPC的标准,不但影响BGA、QFN、CSP器件的机械性能, 而且还影响电气性能。所以此类器件空洞的控制就变得尤为重要了。 参考文献: [1] 白蓉生.PCB  And  Lead  Free  Soldering[M]. TaiWan PCB Institute. [2] IPC-A-610D  Acceptability  of  Electronic  Assemblies[S]. 回复:IPC-A-610E标准培训8月23-25日即将在上海开课 线路板在进行波峰焊接后,焊接面上会出现锡 珠。而下述的线路板组装技术的发展趋势将使这种焊接缺陷越来越成为一个严重的问题: l 线路板上元器件和IC引脚之间的间距越来越小,使得 线路板更容易因为锡珠产生短路 l 焊接面上越来越多的贴片元件致使更多地使用托盘在 波峰焊上进行选择性焊接 l 由于无铅焊料的使用,焊接温度更高 l 波峰焊更多地使用氮气氛以减少锡渣并改善工艺窗口 过去,大部分锡珠会在焊接后清洗线路板时被洗掉, 而随着免清洗焊膏的使用,不再需要清洗过程,锡珠问题 就不可避免了。 对于许多电子控制系统,如汽车上的安全气囊和其他 汽车电子系统,锡珠的出现(可能会造成短路)会影响驾驶安全。 锡珠的形成原因 锡珠是在线路板离开液态焊锡的时候形成的。当线路 板与锡波分离时,线路板会拉出锡柱,锡柱断裂落回锡缸 时,溅起的焊锡会在落在线路板上形成锡珠。因此,在设 计锡波发生器和锡缸时,应注意减少锡的降落高度。小的降落高度有助于减少锡渣和溅锡现象。 氮气的使用会加剧锡珠的形成。氮气氛能防止焊锡表面形成氧化层,增加了锡珠形成的概率,同时,氮气也会 影响焊锡的表面张力。 锡珠形成的第二个原因是线路板材和阻焊层内挥发物 质的释气。如果线路板通孔 的金属层上有裂缝的话,这 些物质加热后挥发的气体就 会从裂缝中逸出,在线路板 的元件面形成锡珠。 锡珠形成的第三个原 因与助焊剂有关。助焊剂会 残留在元器件的下面或是线 路板和搬运器(选择性焊接使用的托盘)之间。如果助焊 剂没能被充分预热并在线路板接触到锡波之前烧尽,就会 产生溅锡并形成锡珠。因此,应该严格遵循助焊剂供应商 推荐的预热参数。 阻焊层 锡珠是否会粘附在线路板上取决于基板材料。如果锡 珠和线路板的粘附力小于锡珠的重力,锡珠就会从就会从 线路板上弹开落回锡缸中。 在这种情况下,线路板上的阻焊层是个非常重要的因 素。比较粗燥(rough)的阻焊层会和锡珠有更小的接触 面,锡珠不易粘在线路板上。在无铅焊接过程中,高温会 使阻焊层更柔滑(softer),更易造成锡珠粘在线路板上。 行业标准及规定 一些行业标准对锡珠进行了阐释。分类从MIL-STD- 2000标准中的不允许有锡珠,到IPC-A-610C标准中的每平方英寸少于5个。 在IPC-A-610C标准中,规定最小绝缘间隙0.13毫 米,直径在此之内的锡珠被认为是合格的;而直径大于或 等于0.13毫米的锡珠是不合格的,制造商必须采取纠正措 施,避免这种现象的发生。为无铅焊接制订的最新版IPCA- 610D标准没有对锡珠现象做清楚的规定。有关每平方英 寸少于5个锡珠的规定已经被删除。但有关汽车和军用产品 的标准则不允许出现任何锡珠,所以线路板在焊接后必须被清洗,或将锡珠手工去除。 防止锡珠的产生 欧洲一个研究小组的研究表明,线路板上的阻焊层是影 响锡珠形成最重要的一个因素。在大多数情况下,选择适当 的阻焊层能避免锡珠的产生。使用一些特殊设计的助焊剂能 帮助避免锡珠的形成。另外,要保证使用足够多的助焊剂, 这样在线路板离开波峰的时候,会有一些助焊剂残留在线路 板上,形成一层非常薄的膜,以防止锡珠附着在线路板上。 同时,助焊剂必须和阻焊层相兼容,助焊剂的喷涂必须采用助焊剂喷雾系统严格控制。 以下建议可以帮助您减少锡珠现象: l 尽可能地降低焊锡温度 l 使用更多地助焊剂可以减少锡珠,但将导致更多的助焊剂残留 l 尽可能提高预热温度,但要遵循助焊剂预热参数,否 则助焊剂的活化期太短 l 更快的传送带速度也能减少锡珠
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