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無鉛焊點(diǎn)脆性的解決方法
無鉛焊點(diǎn)脆性的解決方法
由于*近實(shí)施的有害物質(zhì)限制法規(guī)(
RoHS
),出現(xiàn)了各種無鉛焊料供電子裝配業(yè)使用。
SnAgCu
(
SAC)
合金因具有出色的物理、機(jī)械和疲勞特性以及可接受的的焊接方式與成本而成為是*常見的選擇。然而,正如跌落試驗(yàn)結(jié)果所示,此類合金的應(yīng)用因?yàn)楹更c(diǎn)的脆性較高(相對(duì)于
63Sn37Pb
)而顯得美中不足。對(duì)于采用陣列封裝(如
BGA
和
CSP
)的便攜式產(chǎn)品來說,此點(diǎn)尤為重要。
SAC
焊點(diǎn)斷裂主要出現(xiàn)在焊膏與焊墊之間的界面處。顯而易見,任何發(fā)生在界面的問題均可能通過在界面一側(cè)或雙側(cè)采取措施(如焊墊金屬化和焊料合金)而得到解決,也可以通過減少對(duì)焊點(diǎn)的沖擊而予以改進(jìn)。其它提高焊點(diǎn)可靠性的途徑還有:
(1)
改進(jìn)表面處理
(2)
改進(jìn)焊料合金
(3)
加強(qiáng)連接力
(4)
改進(jìn)包裝
表面處理
表面處理的成份直接影響
IMC
形成的類型。已知在某些情況下,鎳金焊墊的跌落試驗(yàn)性能比
OSP
差。這一情況似乎與鎳上的粗粒
IMC
扇形物
(scallop)
形成有關(guān)。如果鍍層厚度不控制在
0.2
微米范圍內(nèi),沉浸銀的跌落試驗(yàn)結(jié)果也會(huì)因小空洞而受到影響。
表面處理的質(zhì)量可影響潤濕性和金屬間化合物的結(jié)構(gòu)。根據(jù)
IBM
的觀察,
SAC
焊點(diǎn)的脆性可能與各批之間
OSP
表面處理的變化有關(guān),雖然變化的確切性質(zhì)尚不清楚。
焊料合金
減少
SAC
合金的
Ag
含量
(
如
SAC 105
)固然有所助益,但性能仍然遜于共晶錫
-
鉛。在這一方面,開發(fā)和研究了一類以少量添加劑加以改良的
SnAgCu
合金。這種合金解決方案常被稱為
SAC+X
,其中
X
是添加的一種或幾種元素。這一改進(jìn)減少了焊料合金的硬度,從而也降低其脆性。對(duì)這個(gè)方法的一種擔(dān)心是可能會(huì)影響熱疲勞可靠性。銦泰公司*近一份關(guān)于各種合金(包括
SAC+Mn
)的報(bào)告提及其跌落試驗(yàn)的性能優(yōu)于
Sn63
。此外,這種金屬的蠕變率也低于
Sn63
,因此跌落試驗(yàn)和熱疲勞性能評(píng)價(jià)的結(jié)果提供了很有希望的結(jié)果。
加強(qiáng)連接力
脆性焊點(diǎn)的脆弱可通過使用粘膠劑來補(bǔ)償。粘膠劑可增大
BGA
和
PCB
之間的連接強(qiáng)度。常用的方法有毛細(xì)管底部充膠和拐角加強(qiáng)點(diǎn)。底部充膠的缺點(diǎn)是步驟較多,而且助焊劑殘留物會(huì)影響粘著性,但其優(yōu)點(diǎn)是粘結(jié)強(qiáng)度較大。拐角加強(qiáng)點(diǎn)則在改進(jìn)連接強(qiáng)度方面作用有限。有一種新的方法引起了業(yè)界極大的興趣,稱之為
“
非流動(dòng)性底部充膠
”
。這種方法與
SMT
工藝完全兼容并對(duì)提高成品可靠性效果*佳。
改進(jìn)包裝
這種方法通過在便攜式產(chǎn)品的包裝中提供某種墊材而減少對(duì)焊點(diǎn)的沖擊影響。設(shè)計(jì)上的變化包括用橡膠或更具泡沫性的材料來取代硬殼材料。缺點(diǎn)是會(huì)增加裝置的體積和成本。
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影響SMT接焊質(zhì)量的原因
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無鉛焊接工藝的步驟
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