無(wú)鉛工藝使用非焊接材料性能含義.doc

此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除天馬行空官方博客：/tmxk_docin ；QQ:1318241189；QQ群：175569632無(wú)鉛工藝使用非焊接材料性能含義目前正在進(jìn)行的無(wú)鉛工藝討論，很自然地把人們的目光吸引到清除產(chǎn)品和工藝中含鉛成份問(wèn)題上。然而在電子產(chǎn)品制造過(guò)程中還有其它材料和工藝也因此受到影響，為此必須采取新措施和新思路以保證工藝生產(chǎn)流程中各項(xiàng)性能指標(biāo)可靠運(yùn)行。表面安裝粘接劑性與焊接材料密切相關(guān)，受采用無(wú)鉛工藝帶來(lái)的變化影響。盡管無(wú)鉛工藝溫度增高是影響粘接劑性能的明顯因素，而合金自身表面張力和比重等物理性能也有一定作用。無(wú)鉛裝配中粘接性能采用無(wú)鉛合金進(jìn)行波峰焊接機(jī)操作有明顯變化，包括焊接槽溫度上升到260C左右，合金溫度也高于錫鉛焊料，無(wú)鉛焊接波形也發(fā)生差異，波接觸時(shí)間增加用于補(bǔ)償浸潤(rùn)速度較慢的不足。片狀波調(diào)整后產(chǎn)生更多的旋轉(zhuǎn)作用，從而對(duì)焊料起到更好的浸潤(rùn)作用。上述每個(gè)因素對(duì)元構(gòu)件和粘接劑固緊定位都有一定作用。如果焊接環(huán)境侵鉵嚴(yán)重，估計(jì)穿越無(wú)鉛波時(shí)可能出現(xiàn)構(gòu)件脫焊失落率較高現(xiàn)象是不可避免，但只要注意工藝操作中臨界參數(shù)的掌握，這種現(xiàn)象就可避免，裝配程序也可隨之微調(diào)達(dá)到最佳效果。無(wú)故障工藝基本原則如下：粘接劑固化首先表面貼裝粘接劑必須完全固化是十分重要的。固化度對(duì)在經(jīng)受波動(dòng)環(huán)境中對(duì)粘接是否成功起到重要作用。裝配工以前通常作法只是在焊接劑局部固化后隨即作業(yè)，用較短時(shí)間或較低溫度降低工藝耗時(shí)，同時(shí)也降低構(gòu)件粘接應(yīng)力；然而在現(xiàn)在無(wú)鉛工藝中，要求粘接劑全部固化后作業(yè)以保持粘接強(qiáng)度。要求粘接結(jié)構(gòu)連接貫通度較高，以保證高溫強(qiáng)度和抗化學(xué)侵鉵能力達(dá)到最大化。粘接劑強(qiáng)度隨著溫度升高而降低，因此殘余熱強(qiáng)度比室溫下原始強(qiáng)度更為重要。粘接劑玻璃隔熱越溫度是抗熱度很好指標(biāo)之，溫度越高越好。圖1中圖表曲線表示典型粘接劑張力變化曲線，類似性能曲線圖也可在粘接劑制造商數(shù)提供的據(jù)表中找到。圖1溫度與粘接強(qiáng)度性能曲線圖焊藥類型在無(wú)鉛工藝中焊藥類型選擇是表面安裝粘接劑可靠性能另一個(gè)關(guān)鍵因素。粘接劑如果沒(méi)有完全固化會(huì)受到焊藥侵蝕，尤其使用乙二醇類焊藥。然而即使水基焊藥，我們?nèi)匀煌扑]粘接劑應(yīng)完全固化后作業(yè)，以保證焊接可靠。焊接合金材料無(wú)鉛焊接合金具有較大表面張力，當(dāng)焊料熔化時(shí)在構(gòu)件上產(chǎn)生較大的拉力作用。如果焊料流放較差能造成較斜波峰線，造成PCB通過(guò)時(shí)受到阻力較大，構(gòu)件受到的作用力也因此增大。另外還有個(gè)保證粘接固化很好理由。構(gòu)件及其安裝朝向從整體來(lái)看，片狀構(gòu)件出現(xiàn)一些問(wèn)題，在一個(gè)極端位置SOD80玻璃二極管可靠粘接證實(shí)困難，對(duì)這類構(gòu)件的粘接劑沉淀夾持問(wèn)題應(yīng)引起注意，以后我們還將介紹。在測(cè)試過(guò)程也可能出現(xiàn)相反情況，符合波長(zhǎng)要求（即波峰同時(shí)接觸兩個(gè)終端面）構(gòu)件似乎比波峰一端接觸（波峰相繼接觸終端面）構(gòu)件更容易出現(xiàn)接頭粘接問(wèn)題。這就是石碑效應(yīng)或稱Manhattan效應(yīng)。當(dāng)然許多裝配工不僅面臨朝向問(wèn)題，而且還需在設(shè)計(jì)階段考慮這方面性能如何提高問(wèn)題。焊點(diǎn)類型和焊點(diǎn)體積許多裝配工在貼裝微型MELF元件時(shí)（例如SOD80s）使用兩個(gè)小焊點(diǎn)，以防止貼裝時(shí)移位偏斜。然而熔化焊料的剪切力測(cè)試數(shù)據(jù)表明，對(duì)于這類元件焊接較大的單點(diǎn)粘接焊接好于雙點(diǎn)粘接焊接。原因單點(diǎn)粘接面積大于兩個(gè)小點(diǎn)粘接面積總和。使用方法對(duì)于粘接劑可靠性問(wèn)題，單從涂刷和配量之間選擇余地不大，最重要的是要有足夠體積量形成較大的粘接面積。表面安裝粘接劑無(wú)故障工藝的保障措施只有按照上述基本要求貼裝，正確使用表面安裝粘接劑確保流程可靠，達(dá)到較低元件脫焊率。尤其是使用足夠量粘接劑和完全固化這兩點(diǎn)十分重要，需要再三強(qiáng)調(diào)。在轉(zhuǎn)換無(wú)鉛工藝時(shí)如果還不能完全接受使用，建議在波峰焊接中采用無(wú)VOC焊藥。我們討論了無(wú)鉛生產(chǎn)變化對(duì)表面貼裝粘接劑影響時(shí)就認(rèn)為保證無(wú)故障工藝實(shí)施。受作業(yè)環(huán)境變化影響還有其它類產(chǎn)品，我們認(rèn)為從如芯片級(jí)封裝（CSP）和球柵陣列（BGA），無(wú)鉛集成電路封裝中使用無(wú)鉛底層填料受益匪淺。在此，將重點(diǎn)闡明所采用材料的類型必須使構(gòu)件在無(wú)鉛工藝中盡可能保持受較低應(yīng)力作用。芯片級(jí)封裝趨勢(shì)和底層填料使用實(shí)例CSP和BGA使用的增長(zhǎng)率高于生產(chǎn)增長(zhǎng)率。依靠上述封裝實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品性能更好、設(shè)計(jì)更緊湊、更方便和重量更輕。它廣泛運(yùn)用于移動(dòng)電話、掌上電話、汽車電子產(chǎn)品、數(shù)字音頻、數(shù)碼相機(jī)及筆記本電腦等產(chǎn)品。由于電路接線最短，在最小的注腳范圍內(nèi)提供最高密度內(nèi)部連接，CSP能滿足對(duì)產(chǎn)品更快更小設(shè)計(jì)要求，又能保持產(chǎn)品原有可靠堅(jiān)實(shí)耐用，甚至可以較低成本生產(chǎn)。CSP現(xiàn)場(chǎng)使用整個(gè)過(guò)程都受到相當(dāng)大的應(yīng)力作用。封裝材料都具有傳熱特性和較高熱膨脹應(yīng)力周期系數(shù)（CTE）。這可能導(dǎo)致焊接連接破裂或由于機(jī)械作用的破裂。例如按鍵、跌落和彎曲試驗(yàn)?，F(xiàn)CSP設(shè)計(jì)趨勢(shì)減少設(shè)備距離，而這樣做使問(wèn)題可能更為嚴(yán)重。減少連接面積意味焊接接頭強(qiáng)度更低；而較焊球直徑和更大間距造成熱膨脹系數(shù)感應(yīng)程度不一致。這樣在高密度封裝不斷上升同時(shí)，也帶來(lái)無(wú)鉛合金韌性較差問(wèn)題，造成潛在產(chǎn)品缺陷率上升。因此，盡管在CSP原始設(shè)計(jì)并沒(méi)有使用底層填料，隨著構(gòu)件設(shè)計(jì)水平提高隨之出現(xiàn)底層填料別樣使用?，F(xiàn)在CSP工藝評(píng)估中使用底層填料已是一種常規(guī)作法。無(wú)鉛工藝設(shè)計(jì)計(jì)算中底層填料甚至是非常有吸引力建議和作法。采用合適規(guī)范材料有助于倒裝芯片和CSP/微型BGA裝配的可靠性提高，把應(yīng)力分散在芯片或基底表面而不是都集中在焊錫珠上。低電介質(zhì)底層填料低電介質(zhì)工藝上使用要求替換氧化硅，銅質(zhì)材料內(nèi)部連結(jié)替代鋁質(zhì)材料，這對(duì)底層填料也提出更多的挑戰(zhàn)。盡管低電介質(zhì)安裝提供性能優(yōu)勢(shì)，然而交替結(jié)果產(chǎn)品脆性更大。便產(chǎn)生這樣的設(shè)想，主板級(jí)別安裝應(yīng)力可能影響芯片可靠性，然后對(duì)在主板級(jí)別凃刷的底層填料對(duì)倒裝芯片封裝中裸芯片影響研究表明，目前斷定這種說(shuō)法正確與否似乎太早。如果你相信低電介質(zhì)CSP封裝應(yīng)使用底層填料，在選用前請(qǐng)向材料供應(yīng)商聯(lián)系和咨詢。非流動(dòng)型底層填料非流動(dòng)型底層填料是固化性能達(dá)到優(yōu)化的研發(fā)產(chǎn)品，目的是保留構(gòu)件自我校準(zhǔn)功能，并確保在標(biāo)準(zhǔn)型回流周期內(nèi)底層填料充分固化。這里也存在風(fēng)險(xiǎn)，如果底層填料固化過(guò)快阻止構(gòu)件自我校準(zhǔn)，所以在底層填料設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)為自我校準(zhǔn)留出相當(dāng)長(zhǎng)液相時(shí)間，并且在周期時(shí)間內(nèi)充分固化，在峰值回流溫度或接近條件下。你的材料供應(yīng)商幫助你選用最適合你的工藝產(chǎn)品。角填料和邊填料各類生產(chǎn)制造商對(duì)角填料和邊填料替代傳統(tǒng)底層填料工藝使用情況都作過(guò)調(diào)查。每個(gè)工藝和產(chǎn)品出現(xiàn)，總有贊成和反對(duì)的。由于CSP有四角或四邊封裝強(qiáng)制要求，這樣底層填料使用的全部工藝時(shí)間可大大降低。增加角填料和邊填料后，無(wú)論是熱應(yīng)力還是機(jī)械應(yīng)力測(cè)試表明都有極大提高。然后與底層填料相比，也不能達(dá)到較高級(jí)別可靠性。尤其在機(jī)械測(cè)試中得到證實(shí)，不是所焊點(diǎn)都得到充分保證。再次重申，你有千千萬(wàn)萬(wàn)產(chǎn)品可選擇。你的材料供應(yīng)商可以幫助你選用最優(yōu)化方案。焊劑殘?jiān)鼘?duì)底層填料性能影響對(duì)芯片粘接主架無(wú)鉛表面處理的變化促成對(duì)底層填料與這些材料粘接性能的研究。同樣對(duì)底層填料與回流峰焊中焊劑相互作用必須做出評(píng)估，以保證產(chǎn)品可靠性。在這種情況下，引起關(guān)注的不是對(duì)電子有性能影響的焊劑，而是工藝處理后焊劑殘留膜。這些殘留物降低了底層填料與焊粒表面、底板或芯片之間的粘接力。前面所講的封裝密度提高也可能造成焊劑殘留阻止底層填料在焊點(diǎn)間流動(dòng)，或在芯片和底板之間流動(dòng)。在無(wú)鉛處理溫度條件下這些影響更為嚴(yán)重。預(yù)防性措