無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)，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除天馬行空官方博客：/tmxk_docin ；QQ:1318241189；QQ群：175569632無鉛工藝使用非焊接材料性能含義目前正在進(jìn)行的無鉛工藝討論，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題上。然而在電子產(chǎn)品制造過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)，受采用無鉛工藝帶來的變化影響。盡管無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。無鉛裝配中粘接性能采用無鉛合金進(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，從而對焊料起到更好的浸潤作用。上述每個(gè)因素對元構(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。固化度對在經(jīng)受波動(dòng)環(huán)境中對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。粘接劑如果沒有完全固化會受到焊藥侵蝕，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看，片狀構(gòu)件出現(xiàn)一些問題，在一個(gè)極端位置SOD80玻璃二極管可靠粘接證實(shí)困難，對這類構(gòu)件的粘接劑沉淀夾持問題應(yīng)引起注意，以后我們還將介紹。在測試過程也可能出現(xiàn)相反情況，符合波長要求（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題，而且還需在設(shè)計(jì)階段考慮這方面性能如何提高問題。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試數(shù)據(jù)表明，對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。使用方法對于粘接劑可靠性問題，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VOC焊藥。我們討論了無鉛生產(chǎn)變化對表面貼裝粘接劑影響時(shí)就認(rèn)為保證無故障工藝實(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)為從如芯片級封裝（CSP）和球柵陣列（BGA），無鉛集成電路封裝中使用無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)件在無鉛工藝中盡可能保持受較低應(yīng)力作用。芯片級封裝趨勢和底層填料使用實(shí)例CSP和BGA使用的增長率高于生產(chǎn)增長率。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)場使用整個(gè)過程都受到相當(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)。現(xiàn)CSP設(shè)計(jì)趨勢減少設(shè)備距離，而這樣做使問題可能更為嚴(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)，也帶來無鉛合金韌性較差問題，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工藝評估中使用底層填料已是一種常規(guī)作法。無鉛工藝設(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，然而交替結(jié)果產(chǎn)品脆性更大。便產(chǎn)生這樣的設(shè)想，主板級別安裝應(yīng)力可能影響芯片可靠性，然后對在主板級別凃刷的底層填料對倒裝芯片封裝中裸芯片影響研究表明，目前斷定這種說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調(diào)查。每個(gè)工藝和產(chǎn)品出現(xiàn)，總有贊成和反對的。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，無論是熱應(yīng)力還是機(jī)械應(yīng)力測試表明都有極大提高。然后與底層填料相比，也不能達(dá)到較高級別可靠性。尤其在機(jī)械測試中得到證實(shí)，不是所焊點(diǎn)都得到充分保證。再次重申，你有千千萬萬產(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Φ讓犹盍闲阅苡绊憣π酒辰又骷軣o鉛表面處理的變化促成對底層填料與這些材料粘接性能的研究。同樣對底層填料與回流峰焊中焊劑相互作用必須做出評估，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)。在無鉛處理溫度條件下這些影響更為嚴(yán)重。預(yù)防性措