制程工程師專業(yè)知識基礎(chǔ)教學(xué)-錫膏的介紹.ppt

制 程 工 程 師 專 業(yè) 知 識 基 礎(chǔ) 教 學(xué) - 錫 膏 的 介 紹,何謂錫膏?,錫膏是SMT中最為關(guān)鍵的材料.,b.由合金錫球solder powder及助焊劑Flux按照比例均勻混合而成.,d.它的膠狀特性能讓SMD附著.,c.它透過鋼板上經(jīng)計算切開的網(wǎng)孔,在錫膏印刷機中印在PCB的焊墊上.,e.經(jīng)過回焊爐的加溫熔解, 讓SMD的電極及PCB的焊墊焊在一起, 構(gòu)成回路, 導(dǎo)通電流.,錫膏的主要成分介紹,合金錫球 Solder powder,錫膏 Solder Paste,助焊劑 Flux.,每一家廠商的錫膏都有差異, 最主要的不同在於: 1.合金比例. 2. Flux的成分差異.,合金錫球主要成分,合金錫球主要成分為: a.錫(Sb) b.銀(Ag) c.銅(Cu) d.銻(Sb) e.鉍(Bi) f.鋅(Zn) g.鉛(Pb) h.鐵(Fe) i.鋁(Al) j.砷(As) k.鎘(Cd) 其中鉛(Pb) 鎘(Cd)為Rohs的管制原料 鉛(Pb)含量需小于1000ppm 鎘(Cd) )含量需小于100ppm,不同合金及比例組合及所需熔融的大約溫度:,合金錫球粒徑大小的分類 :,單位: m,當(dāng)錫膏中的合金錫球愈小時，其形成銲點後向外逸出不良錫球之機會也就愈大。因為“表面積體積”的比值愈大時，也需要較多的助焊劑以減少其氧化，因而一些較小粒子者（15m以下）就很容易在熔焊時從主體中被“沖擠”出來。 故各型錫膏配置時必須訂定其選用粒徑大?。≒article size），與其重量百分比的分配（Size Distribution）兩種參數(shù)，以適應(yīng)印刷時開口的大小及減少不良錫球的產(chǎn)生。,注意事項:,合金錫球的外觀,不正常,不正常,正常,當(dāng)合金錫球之粒徑及外形相差過於懸殊時，對鋼板印刷甚至注射法 (點錫膏) 的施工都很不利，常會造成出口的堵塞。不過經(jīng)驗中也曾學(xué)習(xí)到錫粉中還須備有著某種“不均勻外形”者之比率存在，如此方可減少熔焊前預(yù)熱中錫膏的坍塌（Slump）.,按標(biāo)準(zhǔn)粒度重量百分比所組成之六種細(xì)粒錫膏 :,J-STD-005 單位: m,Flux主要成分,載劑 Carrier Materials,溶劑 Solvent,活化劑 Activator,其它添加物 Theological Additive,助焊劑 Flux,Flux各成分的功能,Flux的種類,Solder paste, solder wire use RMA type.,Solder Paste 熔融過程,a.,b.,c.,d.,e.,錫膏液化後的銲錫性等級 :,共熔合金的平衡相圖（Phase Diagram):,Sn-Ag-Cu IMC (Intermetallic Compounds)介面合金共化物 Cu6Sn5 & Ag3Sn,焊接動作之所以能夠焊牢，最根本的原因就是銲錫與底金屬銅面之間，已產(chǎn)生了IMC之良性介面合金共化物Cu6Sn5，此種如同樹根或家庭中子女般之介面層，正是相互結(jié)合力之所在。 但I(xiàn)MC有時也會在銲錫主體中發(fā)現(xiàn)，且呈現(xiàn)粒狀或針狀等不同外形。其液態(tài)時成長之初的厚度約為0.5-1.0m之間，一旦冷卻固化IMC後還會緩緩繼續(xù)長厚，而且環(huán)境溫度升高時還將會長的更快，最好不要超2m。一段時間之後，在原先Cu6Sn5 之良性IMC與底銅之間還會另外生出一層惡性的Cu3Sn. 此惡性者與原先良性者本質(zhì)上完全不同，一旦Cu3Sn出現(xiàn)後其銲點強度即將漸趨劣化，脆性逐漸增加，IMC本身鬆弛，甚至整體銲點逐漸出現(xiàn)脫裂浮離等生命終期的到來。 一般IMC的性質(zhì)與所組成的金屬完全不同，常呈現(xiàn)脆性高、導(dǎo)電差，且很容易鈍化或氧化等進(jìn)一步毀壞之境界。並具有強烈惰性頑性，一般助焊劑均無法加以清除。,注意事項:,Cu6Sn5,Cu,Ag3Sn,SAC-IMC層的種類 :,IMC太厚: 合金熔解時間過長. IMC太厚: 合金熔解時間過長. 正常IMC: 合金熔解時間請參照錫膏供應(yīng)商的sample profile. 冷卻速度的增加可減緩IMC的增長及分佈,正常 IMC,IMC 太薄,IMC 太厚,SAC-IMC層的厚度 :,14m以上,1m以下,2m,IMC生長進(jìn)程 :,此為錫鉛合金的Solder Join IMC衰敗過程.,IMC生長率:,除了“焊錫性”好壞會造成生產(chǎn)線的困擾外，“銲點強度” 更是產(chǎn)品後續(xù)生命的重點。但若按材料力學(xué)的觀點，只針對完工焊料的抗拉強度與抗剪強度討論時，則並不務(wù)實。反而是高低溫不斷變換的長期熱循環(huán)（又稱為熱衝擊Thermal Shock）過程中，其等銲點由於與被焊物之熱脹係數(shù)不同，而出現(xiàn)塑性變形，再進(jìn)一步產(chǎn)生潛變甚至累積成疲勞才是重點所在。因此等隱憂遲早會造成銲點破裂不可收拾的場面，對焊點之可靠度危害極大。 元件的金屬引腳與元件本體，及與板面焊墊之間的熱脹係數(shù)並不相同，因而在熱循環(huán)中一定會產(chǎn)生熱應(yīng)力進(jìn)而也如響應(yīng)的出現(xiàn)應(yīng)變，多次熱應(yīng)力之後將再因一再應(yīng)變而“疲勞”，終將使得焊點或封裝體發(fā)生破裂，此種危機對無腳的SMD元件影響更大。 “細(xì)晶”的結(jié)構(gòu)者，其強度與抗疲勞性才會更好。 一旦引腳、銲點合金、與銲墊 (即板材)三種焊接單元之熱脹係數(shù)無法吻合匹配時，則經(jīng)過高低溫多次變化中，其銲點會因漲縮之疲勞而逐漸發(fā)生故障，會因潛變而導(dǎo)致銲點的破裂 ，銲點故障的主