epson無鉛銲錫資料手冊(編輯修改稿)
2025-04-19 12:58 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 QFP(本體)鋁質(zhì)電解電容器BGA(錫球) (6)迴焊/波焊製程之溫度控制在Seiko Epson製造生產(chǎn)線上，所裝配之電路板在生產(chǎn)時均經(jīng)過了數(shù)個的銲錫製程，如：迴焊及波焊製程。在迴焊/波焊製程中，使用錫銀銅銲錫迴焊於一面電路板上時，在銲錫腳上會有隆起現(xiàn)象之產(chǎn)生，如下表18所示。此為當(dāng)迴焊接於迴焊面中零件有一含鉛鍍層時所造成在接合面上產(chǎn)生分離之情形，此例中為有一較錫銀銅銲錫熔點為低的合金層組成存在。在波焊製程時，此一較低熔點之合金層將因接觸錫波而產(chǎn)生全部或部分的熔解，因此在焊接區(qū)上的某些部分造成隆起之現(xiàn)象。在Seiko Epson中確認(rèn)─若在波焊製程中將迴焊面保持其接合溫度在150186。C或以下時即可防止隆起之現(xiàn)象產(chǎn)生，且其在接合強(qiáng)度上亦不會有任何之問題。﹝錫銀銅銲錫，90錫10鉛鍍層﹞迴焊面溫度：170186。C及以上迴焊面溫度：150186。C及以下錫槽溫度：255℃拉力強(qiáng)度﹝N﹞隆起比率﹝%﹞90錫10鉛鍍層150℃及以下170℃及以上迴焊面焊接區(qū)域溫度迴焊面之焊接區(qū)域最大溫度 (7)區(qū)域陣列型包裝元件之接合可靠性研究人員研究在使用錫銀銅銲錫於區(qū)域陣列型包裝元件時，如BGA﹝球狀陣列元件Ball Grid Array﹞及CSP﹝晶片構(gòu)形包裝Chip Scale Packaging﹞零件的接合強(qiáng)度之情形。以溫度循環(huán)測試之方式來作為可靠性測試之結(jié)果，利用量測焊接區(qū)之溫度疲勞性並以Coffin Mansion方程式(4)修正這些測試的結(jié)果後判定其接合處之可靠性。結(jié)果顯示相較於傳統(tǒng)的63錫37鉛銲錫，錫銀銅合金銲錫有更超過三倍之可靠壽命。證明當(dāng)使用錫銀銅銲錫於裝配區(qū)域陣列形包裝元件時將有相當(dāng)高之可靠性。循環(huán)次數(shù)平方英吋 1/(1F(t))累積故障率﹝%﹞i) 接合可靠性測試結(jié)果銲錫合金測試環(huán)境/使用環(huán)境63錫37鉛錫銀銅測試循環(huán)次數(shù)601210540186。C至125186。C，每週期30分鐘使用壽命﹝年﹞103325186。C至70186。C，每週期1天依據(jù)這些結(jié)果來推斷其焊接區(qū)域之可靠壽命，粗估1%之累積故障率後其63錫37鉛銲錫為10年而錫銀銅銲錫為33年。 ii) 溫度循環(huán)測試之加速性由使用環(huán)境衍生出溫度循環(huán)測試的環(huán)境加速性可利用一如下方程式(1)﹝修正Coffin Mansion方程式﹞所導(dǎo)出之加速係數(shù)﹝AF﹞來定義，而用這個加速係數(shù)計算多重故障週期﹝基於測試資料﹞來估算其接點壽命。說明：ff及ft為於個別範(fàn)圍及測試情況下之開/關(guān)循環(huán)次數(shù)ΔTf及ΔTt為於個別範(fàn)圍及測試情況下之溫度範(fàn)圍Tmaxf及Tmaxt為於個別範(fàn)圍及測試情況下之峰值溫度H為銲錫之活化能，K為Boltzmann常數(shù)M為1/ (1) 錫銅銲錫之波焊製程i) 波焊區(qū)域之情形錫銅合金銲錫之熔點溫度為227℃，其約較常用的63錫37鉛合金銲錫之熔點溫度﹝183℃﹞高出約40℃左右。雖然在應(yīng)用上或許有些關(guān)於焊接溫度升高之顧慮，但基於以下的兩個理由亦可望於使用相較於63錫37鉛銲錫僅升高錫槽溫度約10℃之方式實現(xiàn)作業(yè)之。? 在使用63錫37鉛銲錫時錫槽溫度已設(shè)定於介於240℃至250℃之間。? 關(guān)於波焊之最佳化情形為﹝(1)銲錫滲出量，(2)噴附助焊劑，(3)預(yù)熱溫度，等﹞表21顯示當(dāng)使用錫銅銲錫及63錫37鉛銲錫於波焊之情形。其可知錫銅合金銲錫之焊錫性並不弱於63錫37鉛合金之銲錫。﹝初始狀況﹞錫銅銲錫﹝錫槽溫度：255℃﹞63錫37鉛銲錫﹝錫槽溫度：245℃﹞微視圖 ii) 最佳化波焊情形範(fàn)例﹝最佳化噴附助焊劑﹞一般而言，無鉛銲錫在貫通孔及零件腳上之潤濕性較於63錫37鉛銲錫有較弱之表現(xiàn)，在Seiko Epson，研究人員於波焊製程上希望能選擇一可完整塗佈於零件表面之理想噴附助焊劑以提供同63錫37鉛銲錫相同之潤濕性，同時也對焊接狀況最佳化如錫槽溫度等來配合目標(biāo)電路板。為了求取最佳化之噴附助焊劑，其亦修改了活性劑及以增加固態(tài)物等成分方式來改善其潤濕特性。銲錫錫槽溫度250℃177。5℃Dip時間3至5秒噴附助焊劑修正活性劑，增加固態(tài)物當(dāng)銲錫於最佳波焊狀況作業(yè)時，其在貫通孔及在零件腳之銲錫潤濕性是相當(dāng)近似於63錫37鉛銲錫之結(jié)果的。﹝錫銅銲錫： 錫槽溫度=255℃﹞零件側(cè)銲錫側(cè)板厚=﹝四層板﹞ (2) 錫銅銲錫之接合可靠性i) 接點強(qiáng)度評估溫度次數(shù)63錫37鉛銲錫錫銅銲錫錫槽溫度：250℃﹝錫銅銲錫﹞245℃﹝63錫37鉛銲錫﹞溫度循環(huán)測試：40℃至125℃單面電路板：t=拉出強(qiáng)度﹝N﹞研究人員評估使用錫銅銲錫及63錫37鉛銲錫在流焊﹝波焊﹞製程之接合可靠性。在可靠性測試後，錫銅銲錫在初始狀態(tài)中即顯現(xiàn)出較佳的拉出強(qiáng)度，顯示其具有適當(dāng)?shù)慕狱c可靠性。 ii) 焊接區(qū)於溫度循環(huán)測試後之接合狀態(tài)表24顯示於溫度循環(huán)測試後波焊焊接區(qū)域之?dāng)嗝鎴D。於溫度循環(huán)測試後有一大的裂痕出現(xiàn)在63錫37鉛合金銲錫焊接之區(qū)域上，而在錫銅合金銲錫焊接之區(qū)域僅有非常微小的裂痕產(chǎn)生，因此錫銅合金銲錫可確認(rèn)其具有較佳的抗溫度疲勞特性。﹝單面電路板，溫度循環(huán)測試：40℃至125℃﹞初始狀況溫度循環(huán)測試後﹝2000次﹞63錫37鉛銲錫﹝錫槽溫度：245℃﹞錫銅銲錫﹝錫槽溫度：255℃﹞表25顯示於1000次溫度循環(huán)測試後兩焊接區(qū)域情形之放大圖。在63錫37鉛銲錫上有粗糙的鉛析出增長且於顆粒粗糙的焊接面上開始發(fā)生裂痕。相較之下，錫銅銲錫上僅能發(fā)現(xiàn)非常微小的裂縫，顯示錫銅銲錫在接合可靠性上遠(yuǎn)高於63錫37鉛銲錫。﹝單面電路板，溫度循環(huán)測試：40℃至125℃﹞錫銅銲錫﹝錫槽溫度：255℃﹞63錫37鉛銲錫﹝錫槽溫度：245℃﹞於溫度循環(huán)測試1000次循環(huán)後 iii) 黏附力特性銲錫型式63錫37鉛錫銀銅錫銅損壞壽命﹝h﹞有時候，焊點必須將相當(dāng)大且重的零件固定於其位置上通過一流焊製程?！别じ搅Α笔嵌x於─當(dāng)一穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)由於施加超時的壓力應(yīng)力而逐漸損壞之評估。研究人員比較及評估了現(xiàn)用的63錫37鉛銲錫以及候選的錫
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