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2020-01-07

电子器件助焊剂韦德国际1946官方网站分享:微电子器件可焊性试验进行复验

发布者:韦德国际1946官方网站Unibright ; 浏览次数:267

电子器件助焊剂韦德国际1946官方网站分享:微电子器件可焊性试验进行复验


说到可焊性试验,很多人会人为就这么一个简单的试验,还能有什么门道?其实可焊性试验里还是有很多细节的。在微电子器件鉴定检验中的可焊性试验不合格率一直较高,尤其是镀镍引线的微电子器件更是如此。当出现产品试验不合格时,往往会出现争议,到底是产品本身引出端镀层工艺问题还是试验操作没按标准要求进行,今天就和你聊一聊可焊性试验的复验。

 

可焊性试验的判据要求解读


可焊性是指金属被焊料浸润的特性,可焊性试验的目的就是测定那些通常要焊接的器件引线的可焊性,从而判断可焊性取决于这些引线被焊料涂覆时的浸润能力。

 

在了解了可焊性试验的目的后,再来看一下引出端可焊性的接收判据要求:a)引出端浸渍部分表面至少95%的面积覆盖有连续的新焊料层;b)针孔、空洞、孔隙、未润湿或脱浸润不超过总面积的5%;c)对于无引线引出端和具有焊接组装引出端的器件,任何两个在设计中并未要求相连的引出端或金属化区域之间,不应存在焊料桥接。

 

既然要对可焊性试验结果的准确判断,首先要理解判据要求中浸润、多孔性、非润湿、脱润湿等术语的定义。

 

浸润:在被检测表明形成均匀、平滑、无断裂焊料膜的过程;

多孔性:集中有许多小针孔和凹坑的、呈海绵状不均匀表面的焊料覆盖状况

非润湿:表面虽然已于熔融焊料相接触,但焊料未能很好地附着在整个表面上,以致暴露出一部分被试验的表面;

脱润湿:指当熔融焊料覆盖了被试验的表面后,由于收缩引起无规则形状的焊料堆积,它们与焊料膜覆盖区域隔开,但基底金属尚未暴露。

 

也就是说当针孔、空洞、孔隙、未润湿或脱浸润超过总面积5%的时候,就应该判为不合格。不过,这里要注意一下,被试验表面的总面积应包括矩形横截面引线的各个表面,在有争议的情况下,由针孔、空洞覆盖的百分比将由对它实际测得的面积与总面积相比较来确定。

 

从一些可焊性不合格的典型案例总结发现,引线可焊性不合格现象以多孔性及非润湿两方面居多,脱润湿现象较少。



材料的符合性检查


(1)检查焊料是否符合标准要求

关于焊料,IPC-J-STD-006C给出的定义是“熔点温度低于427℃、能够润湿并连接其它金属的金属合金。”GJB548-2005方法2003中规定的焊料应采用39锡铅焊料(牌号为HLSnPb39,该焊料应符合标准GB3131的规定)。HLSnPb39中的“HL”表示“焊料”中文拼音的首字母缩写,GB3131规定的锡铅焊料的物理性能如表1所示

表1  锡铅钎焊料的物理性能

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其中,液相线(LIQ),焊料合金完全熔融时的温度;固相线(SOL),焊料合金开始熔化时的温度。

 

GB3131把焊料分为AA、A、B三个等级,其中AA级的杂质总量应≤0.05%,最为严格,而A级的杂质总量为≤0.06%,B级杂质总量为≤0.08%,在高可靠性领域通常都是选择AA等级。而HLSnPb39已经被HLSn60PbA取代,因此按GB3131标准中Sn60Pb40A对应的各杂质含量要求进行检测,确认焊料成分是否满足表2的要求。

表2  A级Sn60Pb40的锡铅钎料的化学成分(GB3131)

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另外,焊料虽然满足要求,但是焊料槽中的焊料在经过多次可焊性试验后,焊料杂质会逐渐增多,因此还需要检查焊料槽中的杂质测试记录,必要时需要抽取焊料槽中的杂质进行检测,确认杂质含量是否满足标准要求。GJB548-2005方法2003中规定的焊料槽的杂质含量如下表所示。

表3 焊料槽中杂质焊料的最大极限值

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(2)检查助焊剂是否符合标准要求

助焊剂的定义,IPC-J-STD-006C给出的解释是“具有化学和物理活性的化合物,当加热后,能够通过去除轻微的表面氧化层和其它表面膜、并保护表面在焊剂过程中不会再次氧化,来促进熔融焊料对金属基材表面的润湿。”

 

助焊剂一般分为R型助焊剂、RMA型助焊剂及RA型助焊剂三种。其中R型助焊剂为纯松香基焊剂(符合GB/T8145的特级固体松香溶于无氯溶剂而制成),主要适用于微电子、无线电装配线的软钎焊(用于腐蚀及绝缘电阻等有特别严格要求的场合);RMA型助焊剂为中等活性松香基焊剂(符合GB/T8145的特级固体松香溶于无氯溶剂而制成,其中含有改善焊剂活性的中度活性剂),主要适用于无线或有线仪器装配的软钎焊(对绝缘电阻有高的要求);RA型助焊剂为活性树脂基钎剂(符合GB/T8145的特级固体松香溶于无氯溶剂而制成,其中含有改善焊剂活性的活性剂),主要适用于一般无线电荷电视机装配软钎焊(用于具有高效率软钎焊的场合)。而GJB548-2005方法2003中规定的焊剂应为符合标准GB9491规定的R或RMA型松香焊剂。

 

而对于松香,GB/T8145把松香分为六个等级,外观均要求透明,颜色也对应分为(微黄、淡黄、黄色、深黄、黄棕、黄红)六种颜色,其中,特级松香的技术指标要求为:颜色为微黄,软化点≥76.0℃、酸值≥166.0mg/g、不皂化物≤5.0%、乙醇不容物≤0.030%、灰分≤0.020%。松香的技术指标按GB/T8146进行测定以确定是否满足标准要求。

 

不过在GJB548-2005方法2003中并没有明确如何配比助焊剂,以R型助焊剂为例,无氯溶剂,可以选用异丙醇,并依据J-STD-003、GJB360的标准要求,按25%松香+75%异丙醇进行配比,并保持助焊剂的比重维持在0.843±0.005 g/cm3,温度为25℃,使用一周后丢弃。

 

配好后的助焊剂,并根据可焊性试验的目的,检测助焊剂的扩展性(R型应不小于75%,RMA型不小于80%),确定是否满足标准要求。



可焊性试验过程的检查


(1)检查老化预处理过程是否异常

检查水汽老化的水是否是蒸馏水或去离子水,样品放置的位置是否能使样品的底部至少高出水表面4cm的距离,并且支撑样品的支架是否是采用了无杂质污染的材料,并且还需要进一步确认老化的试验温度(表4所示),是水蒸气的温度而非恒温槽中的水温度。

表4 海拔高度与水汽温度的关系

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(2)检查试验过程是否存在异常

询问可焊性试验人员:

  • 室温下浸入焊剂的时间是否符合标准要求(5s~10s),在浸渍焊锡之前是否进行干燥处理(5s~20 s)。

  • 进行浸焊料时,是否对熔锡表面撇去渣和过烧的焊剂处理,浸焊料时焊料是否静止。

  • 熔锡温度是否保持在245℃±5℃。

  • 样品的浸入深度是否满足标准要求(如径向引线封装(如扁平封装、顶部钎焊方形封装)指引线上离外壳不大于1.27mm的位置)。

  • 样品吊放在焊料槽上方的时间是否符合标准要求(≤7s),浸入和提起速率是否符合标准要求(25mm/s±6mm/s),在熔锡中的停顿时间是否符合要求(5s±0.5s,直径不小于1mm的引出端为7s±0.5s)。

  • 浸入角度是否出现偏差(引出端应垂直浸入焊料表面。对于有引线与无引线片式载体,其引出端应按30?~45? 浸入焊料表面)。

  • 样品在浸焊料之后,在空气中冷却,是否采用异丙醇或等效溶液,清洗掉引出端上残存的焊剂。


不管是否发现试验过程异常,还是需要采用相同的试样进行试验复验,确保试验结果能够复现。

 

(3)检查可焊性试验后的引出端判定是否准确

检查引出端上浸焊料部分的放大倍数是否符合要求(10倍~15倍,当确认失效时可以放大至60倍)。对于针孔、空洞、孔隙非润湿及脱润湿现象,需要按照下表进行判断。

表5 可焊性评价标准

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当按上述过程,确认焊料及助焊剂符合要求,试验过程也无异常,样品复验结果准确,即可证明产品本身的引出端镀层工艺出现问题,可焊性试验判为不合格。


参考文献:GJB548、GJB128、GJB360、J-STD-003、J-STD-004、J-STD-005、J-STD-006、GB9491、GB3131、GB/T8145、GB/T8146


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常见问题解答

韦德国际1946官方网站谈:【助焊剂篇】--短路问题

 

过于饱满的两个以上焊点之间存在着焊料粘连现象,使之产生不应有的电气连接或短接。

1.  助焊剂的选型:错用助焊剂种类的特性使得焊后发生连锡,其焊剂的活性和固含量与焊接要求不相适应,而设备的参数对此不相符易造成短路。

[建议对策]:往往在生产线上发生的短路现象,常出现在焊点过于饱满和焊点欠饱满两种情况为多; 在满足品质的前提下,选用活性适当的助焊剂配予波峰焊适当的工艺参数。

 

2.PCB 预热温度过低:焊接时元件与PCB吸热,使实际受热焊接温度降低;
[建议对策]:根据PCB尺寸、板层、元件多少、有无贴装元件等设置预热温度,一般有铅PCB底面温度控制在80—110度无铅控制在100-120度 .

 

3.焊接温度过低或传送带速度过快,波峰焊波形的平整度和形态影响。
[建议对策]:通常有铅锡波温度控制在250+/-5 ℃,焊接时间3~5S 。温度略低时,传送带的速度应调慢些,调整合适的波峰平面度、宽度和后流角,以取得合适的饱满度。

 

4.PCB 设计不合理:焊盘间距过窄
[建议对策]:按照PCB设计规范进行设计。两个端头Chip元件的长轴应尽量与焊接时PCB运行方向垂 直,SOT 、SOP的长轴应与PCB运行方向平行。将SOP最后一个引脚的焊盘加宽(设计一个窃锡焊盘)。



以上一文,仅供参考!

 

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