【正文】 道工序猶為重要，如何有效、快速、簡單的檢測出各類產(chǎn)品的可焊性情況已成為企業(yè)質(zhì)量控制的一道關(guān)鍵工序。與此同時，長電科技在技術(shù)水平、經(jīng)營策略和市場開拓等方面也取得了長足進(jìn)步。從20世紀(jì)50年代TO（晶體管外殼封裝）型金屬－玻璃封裝外殼發(fā)展到60年代的DIP（雙列直插式引腳封裝Double inline package）和針柵陣列封裝（PGA, pin grid array），再到后面的QFP(四面扁平封裝， Quad flat pack)、QFN(四面扁平無引腳封裝，Quad flat no lead)以及現(xiàn)在的LGA（焊盤網(wǎng)格陣列，Land grid array）、BGA（球狀矩陣排列，Ball grid array）等。對于一個半導(dǎo)體封裝企業(yè)來說，產(chǎn)品的質(zhì)量是企業(yè)的生命、是企業(yè)的生存根本、是企業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。本課題的研究，進(jìn)一步豐富了對印制電路板等元器件的可焊性測試技術(shù)手段，明確了影響可焊接性的內(nèi)在因素，對公司的技術(shù)工程師提高產(chǎn)品質(zhì)量和零缺陷的電鍍生產(chǎn)工藝給予了極大的幫助。可焊性測試是用于對元器件、印制電路板、焊料和助焊劑等的可焊接性能做一個定性或定量的評估。對于元器件批次來料，但由于產(chǎn)量小導(dǎo)致存放時間長的工廠，可焊性測試更具意義，可在元器件使用前對其進(jìn)行可焊性評估，以確定此批元器件的使用是否會導(dǎo)致焊接質(zhì)量問題的發(fā)生。在整機(jī)的成千上萬個焊接點(diǎn)中，只要有一個是虛焊或脫焊的，整臺機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)就會不正常，甚至停止。50年前，每個家庭只有約5只有源器件，今天已擁有超過10億只以上的晶體管了【1】。封裝在滿足器件的電、熱、光、機(jī)械性能的基礎(chǔ)上解決了芯片與外電路互聯(lián)的問題，對電子系統(tǒng)的小型化、可靠性和性價比的提高起到了關(guān)鍵作用。這些方法的研究，將有利于封裝廠在生產(chǎn)過程中改進(jìn)產(chǎn)品電鍍品質(zhì)的檢測方法，能更快、更有效的發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的電鍍?nèi)毕荩皶r調(diào)整生產(chǎn)工藝的，提高產(chǎn)品質(zhì)量，滿足客戶的需求。而且此類不良很多是間歇性的，有時會影響維修人員對故障的判斷，造成一些不必要的損失。 半導(dǎo)體元器件的可焊性測試方法研究工學(xué)碩士學(xué)位論文摘 要隨著半導(dǎo)體技術(shù)的迅速發(fā)展，電子產(chǎn)品的已進(jìn)入各行各業(yè)，涉及航空航天、機(jī)械制造、電子商務(wù)等，可以說，我們大家的生活已無法離開電子產(chǎn)品。本文著重介紹了各類可焊性測試方法在元器件生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用，以及使用方法中的一些關(guān)鍵點(diǎn)。關(guān)鍵詞：可焊性；方法；標(biāo)準(zhǔn)；半導(dǎo)體元器件AbstractWith the rapid development of semiconductor technology, electronic products has entered into all walks of life, involved in aerospace, mechanical manufacturing, electronic merce and so on, in other words, our life cannot leave the electronic products.Solderability test is a necessary mean to inspect the product solderability during the electronic product manufacturing process. The solderability of the lead will directly affect the product using。進(jìn)入21世紀(jì)以來，中國電子信息產(chǎn)品制造業(yè)加快了發(fā)展步伐，每年都以20%以上的速度高速增長，成為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，整體規(guī)模連續(xù)幾年居全球第2位，全球目前67%的電子產(chǎn)品在中國生產(chǎn)。所以說，半導(dǎo)體電子產(chǎn)品封裝已與國計(jì)民生的關(guān)系越來越緊密，其重要性已不言而喻。造成虛焊或脫焊的因素很多，主要是半導(dǎo)體元器件引線可焊性差【2】。對元器件生產(chǎn)廠商來說，正確的可焊性測試方法可以正確評估產(chǎn)品的可焊性，保證出貨的產(chǎn)品在客戶那里不會因?yàn)榭珊感缘膯栴}而退貨。在電子產(chǎn)品的裝配焊接工藝中，焊接質(zhì)量直接影響整機(jī)的質(zhì)量。自20世紀(jì)末期開始，江蘇長電科技股份有限公司（以下簡稱長電科技）迎來了公司史上發(fā)展最快的黃金時期。半導(dǎo)體元器件引線的可焊性應(yīng)該說是元器件生產(chǎn)中最基礎(chǔ)的質(zhì)量管控點(diǎn)?？梢哉f整個發(fā)展過程非?？欤啥仍絹碓礁?，生產(chǎn)廠家對產(chǎn)品的質(zhì)量要求也是快速提高。一方面生產(chǎn)規(guī)模有了較大的提升，經(jīng)濟(jì)效益顯著增長；另一方面產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝水平、技術(shù)創(chuàng)新等方面也實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，進(jìn)一步縮小了與國際大廠的差距。面對越來越多，越來越復(fù)雜的產(chǎn)品，我們有必要結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)的要求，研究出更適合企業(yè)使用的可焊性測試方法。這可能會影響生產(chǎn)商在新品方面的一些研發(fā)、量產(chǎn)，嚴(yán)重的可能導(dǎo)致投資性的錯誤。綠色、環(huán)保的電鍍焊料和工藝越來越受到人們的重視。因此，可焊性測試對純錫電鍍工藝的應(yīng)用、改進(jìn)、產(chǎn)品的大量生產(chǎn)具有非常重要的意義。本課題主要是在實(shí)際的生產(chǎn)檢驗(yàn)過程中，針對可焊性測試的各種方法進(jìn)行相應(yīng)的研究，主要內(nèi)容：按照各類標(biāo)準(zhǔn)的要求，對常規(guī)使用的槽焊法、電烙鐵法、潤濕稱量法等三種可焊性測試的方法進(jìn)行說明【710】。特別是要求使用潤濕稱量法來進(jìn)行工藝評估的應(yīng)用。但要求測試方法能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求，要理論聯(lián)系實(shí)際?？珊感詥栴}，對電子產(chǎn)品(PCB裝配)的生產(chǎn)來說，在今后不短的一段時期內(nèi)都將是一個重要質(zhì)量影響因素，由于所用助焊劑活性對清洗的限制，在今天的表面安裝工藝及細(xì)間距元件的焊接中，可焊性更是一個需要經(jīng)常引起重視的事情。槽焊法是模擬元器件引線浸錫工藝，即把浸有焊劑的元器件引線以一定的速度垂直浸入規(guī)定溫度的焊料槽中，停留一定的時間，然后以同樣的速度將引線提出，經(jīng)清洗后評定可焊性的優(yōu)劣。焊球法又稱潤濕時間法，即用專用的可焊性測試儀測定引線的可焊性。焊球法的優(yōu)點(diǎn)是測試方便、速度快，可焊性有一個定量的時間指標(biāo)，但測試精度不太高，僅適用于圓形引線。但此試驗(yàn)方法也有一點(diǎn)的局限性，首先是檢測設(shè)備比較昂貴，一般需要進(jìn)口，其次是針對一些引腳短小的貼片器件比較難測試，且測試數(shù)據(jù)容易受到外界環(huán)境的影響，比如振動、氣流。 可焊性測試前處理 前處理的原因電子產(chǎn)品的引出端在貯存運(yùn)輸過程中的自然環(huán)境氣氛下，其可焊性(焊接性)鍍層會老化，使?jié)櫇裥阅芟陆?，?yán)重的可完全失效【14】。氧化錫屬于絕緣性物質(zhì)，也是熱的不良導(dǎo)體，質(zhì)地較硬較脆，容易破裂【15】。為了評價產(chǎn)品貯存一段時間后的焊接性能，我們需要對試驗(yàn)前的產(chǎn)品進(jìn)行一些前處理，以模擬產(chǎn)品在存儲、運(yùn)輸過程中受到的一些環(huán)境應(yīng)力的影響。在前處理中要求水始終保持沸騰，由于海拔的問題，海拔越高誰的沸點(diǎn)越低，所以水的沸點(diǎn)可能不會到100℃，但一般要求水溫必須達(dá)到93℃以上，這樣同樣能夠保證有足夠的水汽圍繞在樣品的周圍。對于產(chǎn)品的定型檢驗(yàn)，試驗(yàn)一般要求是8小時，作為產(chǎn)線生產(chǎn)監(jiān)控，可用4小時的老化，以加快試驗(yàn)的進(jìn)程，及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中的不良品。高溫老化的目的是利用高溫激活基材離子，如果基材的離子過于活躍，而樣品的鍍層過薄，那么高溫老化后基材的離子極有可能滲透到鍍層表面，形成不潤濕的情況。它和助焊劑的活性緊密相關(guān)，是對焊接表面化學(xué)的清潔。焊接的過程就是釬焊接頭或焊點(diǎn)成型的過程，這個過程也是合金結(jié)構(gòu)發(fā)生變化及合金重組的過程。在氧化還原反應(yīng)的過程中，反應(yīng)進(jìn)行的“速度”及反應(yīng)“能力”是人們比較關(guān)注的問題，這兩個是內(nèi)在的問題，其外部表現(xiàn)就是通常人們所講的“焊接速度”與“焊接能力”，在材質(zhì)、工藝等情況既定的情況下，對不同活性助焊劑的選擇就顯得很重要：活性較弱或活性太弱的焊劑焊接速度或焊接能力相對較差，活性較強(qiáng)的助焊劑去除氧化膜的能力較強(qiáng)、上錫速度較快，但如果焊劑中活性劑太多、太強(qiáng)或整體結(jié)構(gòu)配伍不好時，很可能會導(dǎo)致焊后有活性物質(zhì)殘留，這時就存在焊后繼續(xù)腐蝕的可能性，對產(chǎn)品的安全性能造成了相當(dāng)隱患。通常焊點(diǎn)成球、假焊、拉尖等類似不良狀況均與表面活性不夠有一定關(guān)系，而這種原因不一定是焊劑“表面活性劑”添加量太少，也有可能是在生產(chǎn)工藝過程中造成了其成分分解、失效等，從而大大減弱表面活性作用。必需指出的是，活性助焊劑不一定能表示其在生產(chǎn)中的實(shí)用性，也不能保證其殘留物的腐蝕性【19】。目前常用的無鉛焊料有：錫銅無鉛焊料()，錫銀銅無鉛焊料()，()，高溫型無鉛焊料(SnSb)。 Ni可以通過改變合金組織和細(xì)化晶粒，從而提高焊點(diǎn)的力學(xué)性能和疲勞壽命等。對于純錫焊接的樣品，要求使用不含鉛的焊料，一般是錫銀同合金焊料（%、銀3%、%）【20】。 試驗(yàn)方法在每次試驗(yàn)前，應(yīng)用合適的刮板（一般是不銹鋼板）將熔融焊料表面刮的清潔光亮，試驗(yàn)應(yīng)在刮后立即進(jìn)行，以保證試驗(yàn)不受焊料表面氧化物的影響。后以同樣的速度取出樣品。要求經(jīng)過浸漬的管腳表面必須覆蓋一層光滑、明亮的焊料層，只允許少量的、非集中的、總體面積不超過5%的針孔或弱潤濕缺陷，即要求焊接上錫面達(dá)到95%以上【21,22】。Figure solderability failure 電烙鐵法要求使用松香芯的焊錫絲，以保證助焊劑能符合試驗(yàn)的要求。，如有必要，可用絕熱材料支撐所測試的樣品。元器件本體引線腳焊錫絲Figure schematic diagram for Soldering iron電烙鐵法試驗(yàn)工具簡單，非常容易實(shí)施，在一般的小型組裝工廠進(jìn)行來料檢測的時候用的比較多，在焊槽法或其它方法不適用的產(chǎn)品上，也可使用烙鐵法來進(jìn)行可焊性的評定。實(shí)際試驗(yàn)中的焊料溫度為245177。焊料溫度為245177。的角度浸入焊錫。M點(diǎn)是從測試開始到2秒的潤濕力。此理論潤濕力：F理=（mN）L——由量出樣品引腳需焊接部位的寬和厚來計(jì)算出的周長，單位：mmF浮=V——試驗(yàn)樣品浸漬部分的體積，單位：mm3F實(shí)=F理F浮 可焊性的判定開始潤濕所需的時間，即T0點(diǎn)至A點(diǎn)的最大時間間隔,。并且，從潤濕稱量法的曲線結(jié)果我們可以看到，每個產(chǎn)品的潤濕時間長短、潤濕力的大小都可以在結(jié)果中體現(xiàn)出來，可以有一個定量的結(jié)果，而不是和槽焊法一樣只能出具合格或不合格的定性結(jié)果。第3章 小型短管腳產(chǎn)品使用潤濕稱量法測試槽焊法僅能觀察試樣的沾錫狀態(tài)，潤濕稱量法卻能求得試樣的潤濕時間和潤濕力，近幾年由于其定量性強(qiáng)而倍受青睞，通過描繪潤濕曲線又可以了解樣件的整個潤濕過程【27】。對于貼片式器件來說，往往管腳比較短，且一般呈彎曲狀態(tài)，所以，相對來說比較難直接插入焊料。是長電科技目前使用的設(shè)備。設(shè)備性能具體如下：%, 分辨率1mg浸潤深度 ,浸潤速度 150mm/s可以調(diào)整,每步1mm退出速度 150mm/s可以調(diào)整,每步1mm溫度范圍室溫450度測試模式錫球/錫槽 ST88設(shè)備圖片 picture for the ST88 equipment SOT23產(chǎn)品的測試 SOT23封裝介紹SOT23是一種薄形有小外引腳的貼片封裝形式，主要用于簡單的二、三極管或小型MOS管的封裝。根據(jù)潤濕稱量法可焊性測試的要求，浸入速度是5~20mm/s，如果使用錫球方式，那么相應(yīng)的浸入速度應(yīng)當(dāng)降低，以防止速度過快的沖擊效應(yīng)導(dǎo)致潤濕力測試不準(zhǔn)。 錫球方式示意圖 schematic diagram for solder ball way SOT23產(chǎn)品的潤濕曲線 wetting profile for SOT23 package對于一些密間距的產(chǎn)品，如果管腳整排浸入焊料的話，由于管腳間距很密，極易產(chǎn)生連腳現(xiàn)象，導(dǎo)致潤濕力嚴(yán)重不準(zhǔn)確。而且，管腳剪下后如果條件允許，可以使用腳軟的物體壓平管腳，但要保證管腳的鍍層沒有明顯裂痕、掉落