無鉛回流焊 德科泰合 無鉛再流焊的爐內(nèi)氣氛因素

1、德科泰合科技無鉛再流焊的爐內(nèi)氣氛因素再流焊工藝參數(shù)對(duì)錫/銀，錫/銀/銅兩種系列無鉛焊膏影響的最新研究，文章著重介紹焊爐爐道內(nèi)的氣氛是十分敏感的再流焊工藝因素之一。關(guān)鍵詞：無鉛焊料，再流焊工藝，爐內(nèi)氣氛。1. 引 言人們將無鉛焊料與共晶鉛錫焊料進(jìn)行比較時(shí),最常用的參數(shù)是焊料合金的熔點(diǎn),鉛錫(Sn63/Pb37)焊料的熔點(diǎn)為183。無鉛焊料合金的熔點(diǎn)就高得很多。從有關(guān)無鉛焊料合金許多報(bào)道文章，能令人信任再流工藝過程最可靠的焊料合金幾何都是錫/銀，錫/銀/銅兩大系列的成員。電子制造業(yè)實(shí)現(xiàn)組裝無鉛化是一個(gè)復(fù)雜的問題，此時(shí)再流焊接的工藝窗口卻從原來的窗口寬度47（鉛/錫焊料：183-13（錫/銀/銅熔點(diǎn)

2、：217）。如圖 1所示；圖 1銅焊盤上采用4種工藝變量對(duì)不同類型焊膏的影響進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)采用的l 再流焊加熱曲線l 焊料合金l 焊劑l 爐內(nèi)氧濃度2. 實(shí)驗(yàn)過程2.1 再流焊爐實(shí)驗(yàn)使用的再流焊爐的規(guī)格是;8,設(shè)置4條數(shù)據(jù)采樣的再流加熱曲線(圖 2),一為錫/鉛,5個(gè)熱電偶，采集再2 實(shí)驗(yàn)再流焊溫度曲線/氮）。充氮再流焊工藝，爐內(nèi)維持表 1 由/鉛及兩種沒設(shè)置予熱溫區(qū)的無鉛焊接的峰值溫度2。表;錫/鉛(Sn63/Pb37),錫/銀(Sn96.5/Ag3.5),錫/銀/銅(Sn95.5Ag4.0Cu0.5)。全部焊料合金顆粒度符合ANSI/IPC-J-STD-006標(biāo)準(zhǔn)，顆粒等級(jí)3#。焊膏的合金

3、重量比；Sn63-90%，Sn96.5-89%,Cu0.5-89%。為達(dá)到印刷的一致性，無鉛焊膏的金屬含量較低。Sn63，Sn96.5兩種焊膏選用免清洗,標(biāo)準(zhǔn)殘余物水平焊劑,Cu0.5焊膏選用相同標(biāo)準(zhǔn)殘余物水平焊劑,低殘余物水平焊劑。2.3 印 刷焊膏印刷使用60°金屬刮刀,印刷速度1.0in/sec,較低的模板脫模速度。實(shí)驗(yàn)中采用連續(xù)印刷，使得焊膏攪拌均勻。德科泰合科技德科泰合科技2.4 模 板焊膏印刷使用5-mil厚,激光刻制模板,模板刻制圖形由焊膏供應(yīng)商提供,方孔尺寸為10×20mil, 20×40mil,圖形以90°間距10,20,30mil排列

4、。2.5 測(cè)試樣板062FR-4,9.0×6.0in銅層0.5oz ,OSP涂層。圖 3 焊膏印刷照片3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖 3 所示焊膏印刷間距10mil,方孔尺寸10×20mil,經(jīng)再流焊后的顯微照片,作焊膏鋪展分析，結(jié)果見圖4。在印制板上的濕潤(rùn)性無鉛焊料明顯不及共晶焊料。圖 4 氮/空氣氣氛濕潤(rùn)性比較3.1 爐內(nèi)氣氛:氮/空氣在氮?dú)夥?低氧分量/氮)再流焊,改善濕潤(rùn)性,后有少量無色殘余物，空氣氣氛再流焊后存留大量黑色殘余物。3.2 再流焊溫度曲線Cu0.5無鉛焊膏在峰值溫度230/250再流,間及溫度不是濕潤(rùn)的主要因素。Cu0.5焊膏在空氣中,顯示不完全再流。這些焊點(diǎn)的形狀與

5、Boettinger況。3.3 Sn96.5/Cu0.5Sn96.5焊膏在空氣中再流,得到較大的鋪展性,Cu0.5相比沒明顯差別,使用Cu0.5焊膏取代Sn96.53.4 低殘余物/標(biāo)準(zhǔn)殘余物免清洗Cu0.5焊膏,低殘余物Cu0.5后,與空氣再流比較,流,與空氣再流比較,而且此類焊4. 結(jié)果討論4.1;l ,(Tg),器件的溫度條件金屬化合物的厚度,所以歐洲業(yè)界確認(rèn)無鉛焊料的再流峰值溫度不超過225。高殘實(shí)際上，印制板的再流焊工藝曲憑經(jīng)驗(yàn)講，予熱溫度（曲線的平直區(qū)域）設(shè)置越接近峰值溫度，印制板在峰值溫度區(qū)的溫差（T）越小。按照這個(gè)原則，本實(shí)驗(yàn)中采用的加熱溫度曲線，予熱區(qū)溫度210，峰值區(qū)的溫差

6、僅2，得到很好的結(jié)果。因此建議大尺寸印制板的無鉛再流焊工藝，應(yīng)設(shè)置予熱區(qū)，設(shè)置溫度為焊料熔點(diǎn)以下幾度，保溫時(shí)間應(yīng)足夠長(zhǎng)，保證PCB所有器件能在此溫度平衡加熱。實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步工作是在一塊大尺寸的印制板上安裝6個(gè)熱電偶（如圖 5）。使用予熱區(qū)的溫差從16.4降到6.9(圖6 所示)。圖 5 PCB上熱電偶安裝位置圖 6 印制板的再流焊工藝曲線比較德科泰合科技德科泰合科技4.2 焊劑的作用經(jīng)再流焊搞溫過程,從焊膏中分離的殘留物會(huì)存在三個(gè)問題;l 焊劑氧化物,增加清洗難度l 影響自動(dòng)測(cè)試(ATE)l 殘留物的黑色污跡本實(shí)驗(yàn)采用氮?dú)獗Ｗo(hù)再流焊,結(jié)果證明上述這些問題得到減少或消去。4.3 可焊性表面張力小,

7、則焊料的濕潤(rùn)性或可焊性就好。氧化物的表面張力與原來的焊料合金相比明顯小。由此得出氧化的液相焊料表面要比未被氧化的焊料合金具有良好的濕潤(rùn)性，但在實(shí)驗(yàn)中，事實(shí)并非如此簡(jiǎn)單。從生活中可聯(lián)想起，雨滴落在清潔的玻離面能很好地粘著，Young-Dupre方程通常用來說明氣相/液相/ 7）圖 7 方程中的LV ，SV ，SL 分別表示液相/金屬/氣相，固相液相-金屬界面每單位面積的自由能，表示接觸角。對(duì)比Sn96.5與 Cu0.5兩種焊膏顯示Cu0.5 Grusd講述了下面三種焊膏在銅焊盤上的接觸角；l Sn63 : 11.1°l Cu0.5: 33.9°l Sn96.5: 34.2°先前有關(guān)銅焊盤上薄/厚OSP涂層在再流焊高溫過程變的更為嚴(yán)重。Lea對(duì)共晶焊接質(zhì)量稱；若要獲得另5. 結(jié) 論,Cu0.5焊膏焊料合金的濕潤(rùn)性得到改善。在低氧分量的條件下，由此可得，對(duì)接觸角大的界面改善可焊無鉛焊料的熔點(diǎn)需要高OSP銅焊盤上,再流焊溫度230,其濕潤(rùn)性未得到改善