無(wú)鉛制程導(dǎo)入面臨問(wèn)題及解決方案-wenkub
2023-05-25 12:11:04 本頁(yè)面
【正文】 元件所造成的熱沖擊，確保元件質(zhì)量。 預(yù)焊劑傳統(tǒng)PCB表面預(yù)焊劑處理是用有機(jī)溶劑將松香系變性樹(shù)脂溶解，經(jīng)于銅箔反應(yīng)形成銅與咪唑的絡(luò)合物而起到防銹效果。 基材對(duì)于簡(jiǎn)單產(chǎn)品，焊接溫度為235－240攝氏度，對(duì)于大熱容量的復(fù)雜產(chǎn)品，可能需要260攝氏度高溫才能滿足要求，傳統(tǒng)PCB基材大量使用溴化環(huán)氧樹(shù)脂等含鹵素聚合物的阻燃材料（含PBB和PBDE），在無(wú)鉛工藝高的焊接溫度下可能出現(xiàn)不可接受的變色、起皮和變形，而且容易釋放出高毒性物質(zhì)（如二惡英等致癌物），另外焊接溫度升高，由于材料的CET不匹配，尤其是Z方向，易造成多層結(jié)構(gòu)的PCB金屬化孔鍍層斷裂，一般玻璃轉(zhuǎn)化溫度Tg前后，都要求有較低的CTE，如圖1中B為合適的材料選擇。實(shí)施無(wú)鉛化電子組裝，許多企業(yè)并不主動(dòng)，而是在各種壓力下才轉(zhuǎn)為無(wú)鉛化生產(chǎn)。外來(lái)壓力主要包括法令規(guī)定、環(huán)保要求、市場(chǎng)利益、用戶需求、有害物質(zhì)回收處理和無(wú)鉛技術(shù)方面等。常用FR4的Tg在135攝氏度左右，Tg下樹(shù)脂、玻璃纖維的CTE與Cu（1616－6/k）相似，而在Tg－260攝氏度間Z軸CTE較大，（80－9010－6/k），基于外觀要求、設(shè)計(jì)難度和綠色制造等理由，無(wú)鉛化用PCB應(yīng)轉(zhuǎn)向使用Tg較高的FRFR5或CEMn基材有助于降低不匹配產(chǎn)生的應(yīng)力，但后兩者成本較高，表1和圖2為不同釬料焊接溫度對(duì)PCB基材的性能要求。無(wú)鉛化之后，需采用新型咪唑衍生物做成高耐熱性水溶性預(yù)焊劑，其熱解溫度和防氧化能力需好于傳統(tǒng)的性能，比如松下公司研制的K型強(qiáng)耐熱性預(yù)焊劑，熱穩(wěn)定性可達(dá)350攝氏度，而其原來(lái)的T型預(yù)焊劑熱穩(wěn)定性僅為250攝氏度。 設(shè)計(jì)速度封裝從安裝可靠性方面觀察，密封樹(shù)脂吸收空氣中的水分，再流焊時(shí)高溫使分水變成蒸氣而產(chǎn)生膨脹，導(dǎo)致芯片、焊盤(pán)和樹(shù)脂之間分層，如圖4所示，隨著無(wú)鉛化工藝的應(yīng)用，元件急需解決的兩個(gè)問(wèn)題：一是封裝內(nèi)水蒸氣壓增加，二是各部結(jié)構(gòu)材料之間的熱膨脹差距擴(kuò)大，解決措施就是通過(guò)新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)進(jìn)行性能改進(jìn)，或根據(jù)表3元件封裝所能承受的峰值溫度來(lái)盡量降低焊接峰值溫度。元件濕氣敏感等級(jí)要求可以參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：JEP113為濕氣面干性元件符號(hào)和標(biāo)識(shí)，J－STD－033A為濕氣敏感集成電路元件的分級(jí)和處置，JEDEC A113為可靠性實(shí)驗(yàn)前塑封元件的預(yù)處理，表4為非氣密性固態(tài)表面貼裝元件的水汽/再流敏感性分級(jí)，實(shí)踐證明，溫度每升高10設(shè)施度，MSL的可靠性降1級(jí)，有效防止措施為提前預(yù)烘烤并盡量降低焊接峰值溫度。 釬料傳統(tǒng)共晶釬料的替代方式有無(wú)鉛釬料、導(dǎo)電粘合劑（ECA）和嵌入式芯片，無(wú)鉛釬料技術(shù)相對(duì)比較成熟，而后兩種由于技術(shù)和成本問(wèn)題，暫時(shí)沒(méi)有得到廣泛推廣。在焊劑選擇時(shí)，不同的合金應(yīng)該選擇不同的焊劑，以防止化學(xué)反應(yīng)，考慮因素有合金種類、焊接環(huán)境，焊盤(pán)和元件鍍層等。免清洗焊劑代替松香基焊劑及溶性焊劑，有利于實(shí)現(xiàn)益于環(huán)保的免清晰工藝并節(jié)省生產(chǎn)成本。無(wú)鉛制程導(dǎo)入面臨問(wèn)題及解決方案隨著元件的小型化，鋼網(wǎng)厚度越來(lái)越薄，開(kāi)孔尺寸也越來(lái)越小，為了增加焊膏釋放率，一般采用電鑄方法制作，并選擇印刷精度較高的全自動(dòng)焊膏印刷機(jī)，保證焊點(diǎn)覆蓋焊盤(pán)的覆蓋率達(dá)90％
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