鉛電子裝配的材料及工藝考慮(1)

1、 鉛電子裝配的材料及工藝考慮(1) 鉛電子組件的材料和工藝考慮(一些含鉛電子設(shè)備的生產(chǎn)和進(jìn)口在xxxx的歐盟將是非法的，無(wú)鉛電子組件將繼續(xù)被世界上的外國(guó)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手所推廣，同時(shí)對(duì)各種合金混合物的完整性和可靠性的考慮將越來(lái)越受到重視。簡(jiǎn)而言之，選擇哪種合金的問(wèn)題變得越來(lái)越重要本文將對(duì)錫/銀、錫/銀/銅和錫/銅三種合金進(jìn)行深入研究，并將它們的可靠性試驗(yàn)結(jié)果與技術(shù)考慮因素。進(jìn)行比較錫/銀合金錫/合金已經(jīng)在混合電路和電子組裝工業(yè)中使用了很長(zhǎng)時(shí)間。由于這個(gè)原因，一些操作者覺(jué)得使用錫/銀作為無(wú)鉛替代合金。很舒服不幸的是，這種合金有幾個(gè)問(wèn)題。首先，對(duì)于許多表面安裝零件和工藝，這種合金的熔化溫度和峰值回流溫度似乎

2、很高= 2此外，這種合金還含有%的銀，這對(duì)某些應(yīng)用構(gòu)成了成本約束。的問(wèn)題主要問(wèn)題是這種合金會(huì)產(chǎn)生銀相變，這將導(dǎo)致可靠性試驗(yàn)失敗。我們注意到，在疲勞試驗(yàn)期間，sn96/ag4在一個(gè)循環(huán)設(shè)置中產(chǎn)生了。的故障對(duì)這個(gè)問(wèn)題的進(jìn)一步研究得出的結(jié)論是：相變導(dǎo)致的故障。相變是由合金不同區(qū)域的不同冷卻速率引起的。為了深入研究這個(gè)問(wèn)題，通過(guò)回流加熱sn96/ag4電極并從底部強(qiáng)制冷卻，以觀察暴露于不同冷卻速率。的合金的微觀結(jié)構(gòu)根據(jù)不同的冷卻速率，sn96/ag4合金產(chǎn)生三種不同的相。因此，認(rèn)為在焊料互連中將存在相同的脆性結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致焊點(diǎn)失效。正是因?yàn)檫@個(gè)原因，大多數(shù)原始設(shè)備制造商和工業(yè)聯(lián)盟反對(duì)使用錫/銀作為主流無(wú)鉛

3、合金。銀相變的存在也對(duì)高銀錫銀銅合金。提出了質(zhì)疑盡管錫/銀/銅合金涉及專(zhuān)利保護(hù)，但世界上大多數(shù)地方仍然傾向于錫/銀/銅合金。但是選擇什么樣的合金配方呢？本文將重點(diǎn)研究?jī)煞N錫/銀/銅合金：錫/銀/合金受到各工業(yè)集團(tuán)的重視，相應(yīng)的錫/。用作低銀含量的合金兩種錫/銀/銅合金的比較在討論兩種合金系統(tǒng)的可靠性試驗(yàn)結(jié)果之前，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)比較兩種合金。是有益的一般來(lái)說(shuō)，這兩種合金非常相似：兩者都具有優(yōu)異的耐疲勞性、良好的整體焊點(diǎn)強(qiáng)度和充足的基礎(chǔ)材料供應(yīng)。然而，兩者之間有一些微妙的差異，值得討論。熔點(diǎn)這兩種合金的熔點(diǎn)非常相似：sn/ag4/的熔點(diǎn)為218度，sn/的熔點(diǎn)為217度。這個(gè)差異是否會(huì)影響實(shí)際應(yīng)用，業(yè)界

4、存在爭(zhēng)議然而，如果回流過(guò)程可以嚴(yán)格控制，較低的熔點(diǎn)溫度將通過(guò)減少元件承受高溫的時(shí)間而帶來(lái)好處。與潤(rùn)濕兩種合金相比，選擇銀含量高的合金自然令人懷疑，因?yàn)殂y含量高會(huì)增加產(chǎn)品成本。推測(cè)高銀合金有助于改善潤(rùn)濕性。然而，潤(rùn)濕試驗(yàn)結(jié)果表明，低銀含量的合金實(shí)際上比高銀含量。的合金更強(qiáng)和更快專(zhuān)利情況該行業(yè)渴望找到一種廣泛可用的合金。因此，專(zhuān)利合金不太受歡迎。雖然sn/ag4/合金沒(méi)有申請(qǐng)專(zhuān)利，但sn/已經(jīng)申請(qǐng)專(zhuān)利，在確定。之前，有必要充分了解兩種合金的專(zhuān)利約束效應(yīng)和實(shí)際供應(yīng)來(lái)源如上所述，sn/合金已經(jīng)獲得專(zhuān)利。然而，它已經(jīng)被授權(quán)給焊料制造商，并且對(duì)授權(quán)用戶的數(shù)量沒(méi)有限制，并且沒(méi)有轉(zhuǎn)讓費(fèi)。目前，在全球范圍內(nèi)，北

5、美、日本和歐洲。的幾家焊料制造商可以獲得這種合金盡管sn/ag4/合金尚未獲得專(zhuān)利，但由這種合金制成的焊點(diǎn)已獲得專(zhuān)利，有權(quán)在美國(guó)銷(xiāo)售這種產(chǎn)品的電子焊料制造商數(shù)量極其有限。盡管由sn/ag4/制成的焊點(diǎn)可能會(huì)侵犯現(xiàn)有的專(zhuān)利權(quán)，但業(yè)界仍建議使用這種合金。據(jù)推測(cè)，通過(guò)將預(yù)處理應(yīng)用于該系統(tǒng)。,可以避免專(zhuān)利糾紛但是這個(gè)想法是錯(cuò)誤的，因?yàn)榇蠖鄶?shù)專(zhuān)利描述將涉及合金成分和應(yīng)用范圍。換句話說(shuō)，如果預(yù)處理能夠被驗(yàn)證，就有可能突破專(zhuān)利合金成分限制。然而，如果專(zhuān)利描述做得很好，就有必要對(duì)聲明電子組裝焊接的特定用途。的申請(qǐng)部分提出質(zhì)疑一般來(lái)說(shuō)，這意味著即使制造商使用專(zhuān)利范圍之外的合金，如果合金偶爾獲得基本金屬成分，從而

6、形成包含專(zhuān)利范圍內(nèi)成分的金屬間化合物，那么制造商將因侵犯專(zhuān)利權(quán)。而被法律裁定金屬成本專(zhuān)利中規(guī)定的銀含量范圍為%-%。如此高的銀含量使得焊料的廣泛使用變得昂貴。當(dāng)裝載波峰焊鍋時(shí)，每1%的銀將增加大約2美元/磅的成本為了控制成本，建議在波峰焊中使用不含銀的無(wú)鉛合金，在表面安裝應(yīng)用中使用含銀合金。然而，如下面將要討論的，由于錫/銅和雙合金工藝的缺點(diǎn)，使用這種方法將導(dǎo)致失敗。盡管錫/銅工藝缺陷控制成本的想法是合理的，但在引用錫/銅。時(shí)，應(yīng)考慮幾個(gè)因素首先，這種合金的熔化溫度為227度，這使得它在許多溫度敏感應(yīng)用中受到限制。此外，其潤(rùn)濕性比其他無(wú)鉛焊料差，并且在許多應(yīng)用中需要引入氮和強(qiáng)活性焊劑，這可能導(dǎo)

7、致與潤(rùn)濕相關(guān)的缺陷，這已被廣泛證明為。此外，一般來(lái)說(shuō)，錫/銅的表面張力較低，實(shí)施pth工藝時(shí)容易進(jìn)入套筒孔，缺乏表面貼裝和組裝工藝所要求的疲勞強(qiáng)度。最后，合金的不良抗疲勞性會(huì)導(dǎo)致焊接區(qū)的失效，從而抵消了節(jié)約成本。的初衷還應(yīng)該注意的是，除了由錫/銅引起的相關(guān)問(wèn)題之外，使用雙焊料合金也有。的問(wèn)題不應(yīng)提倡錫/銀/銅、錫/銅混合物，因?yàn)樗鼤?huì)導(dǎo)致合金焊點(diǎn)連接不均勻。如果發(fā)生這種情況，由于未能消除應(yīng)力和應(yīng)變，焊接接頭將傾向于疲勞失效。由于這些潛在的混合問(wèn)題，有必要在修理或修理時(shí)列出兩種合金的庫(kù)存，并給出具體的監(jiān)控說(shuō)明，以使兩種合金不混合。然而，經(jīng)驗(yàn)表明，無(wú)論對(duì)這種情況的監(jiān)控有多好，操作者都傾向于使用焊料。

8、來(lái)獲得最佳的易用性，即最佳的流動(dòng)性和較低的熔化溫度因此，盡管焊點(diǎn)最初是由錫/銅組裝的，但許多修復(fù)工作可能是由錫/銀/銅合金。完成的如果兩種產(chǎn)品都在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用，ra將被普遍使用，而不僅僅是易用性。的問(wèn)題雙合金裝配工藝的關(guān)鍵問(wèn)題是它會(huì)導(dǎo)致潛在的可靠性失效，并且很難有效地監(jiān)控它。焊點(diǎn)可靠性試驗(yàn)為了分析錫/銀/銅和錫/銅的可靠性，對(duì)它們進(jìn)行了各種熱疲勞和機(jī)械疲勞試驗(yàn)測(cè)試描述和測(cè)試結(jié)果如下：熱循環(huán)測(cè)試結(jié)果該測(cè)試板由sn/、sn/ag4/和sn/組成，1206薄膜電阻。然后，在從-40度到125度的溫度范圍內(nèi)，以300 、400 、500次的循環(huán)速率對(duì)板施加熱沖擊。15分鐘然后切割焊點(diǎn)，檢查是否有裂紋。

9、測(cè)試后的檢測(cè)結(jié)果表明，錫/銅合金的一些焊點(diǎn)斷裂是由于潤(rùn)濕性差。引起的此外，當(dāng)應(yīng)用具有500次重復(fù)循環(huán)的第三次測(cè)試時(shí)，形成良好的錫/銅焊點(diǎn)也顯示斷裂。有趣的是，sn/ag4/和sn/合金在高達(dá)500次重復(fù)試驗(yàn)。后沒(méi)有斷裂跡象這表明錫/銀/銅合金與錫/銅相比具有優(yōu)異的抗熱疲勞性能然而，應(yīng)該注意的是，熱循環(huán)處理后的sn/ag4/合金的晶粒結(jié)構(gòu)確實(shí)產(chǎn)生了一些變化。機(jī)械強(qiáng)度-柔韌性測(cè)試板由sn/、sn/ag4/和sn/和1206薄膜電阻組成，柔韌性測(cè)試為2+在柔性測(cè)試中，由錫制成的焊點(diǎn)斷裂，這表明焊點(diǎn)不能承受大范圍的機(jī)械應(yīng)力處理。相反，由sn/ag4/和sn/制成的焊點(diǎn)滿足柔韌性測(cè)試。的所有要求混合解決方案為了消除電子行業(yè)的隱患，開(kāi)發(fā)了一種完全無(wú)鉛裝配的混合解決方案。她用粗錫鉛產(chǎn)品