电子辅料的选择与使用(PPT).ppt

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1、电子电子(dinz)辅料的选择与使用辅料的选择与使用信息产业部电子第五研究所电子元器件可靠性物理(wl)及其应用技术国家重点实验室中国(zhnu)赛宝实验室*第一页，共四十四页。电子(dinz)辅料的选择与使用助焊剂的选择与使用(shyng)焊料焊锡条的选择与使用焊锡丝的选择与使用焊锡膏的选择与使用主要(zhyo)内容中国赛宝实验室*第二页，共四十四页。2.1助焊剂的组成(zchn)电子(dinz)工艺用助焊剂中国(zhnu)赛宝实验室*第三页，共四十四页。2.1.1助焊剂最常见材料(cilio)：松香助焊剂的理想基体天然松香(sngxing)的组成：COOHH3CCH3CH(CH3)2松香酸

2、脱氢松香酸左旋海松酸松香呈自然酸性(165-170mgKOH/克当量)，熔点为172-175oC，室温下不活泼，但在再流焊温度时相当活泼。可溶于许多溶剂，但不溶于水。因此需要采用溶剂或皂化(zohu)水来去除。2C19H29COOH+MeO(C19H29COO)2Me+H2O中国赛宝实验室*第四页，共四十四页。2.2助焊剂的作用(zuyng)在钎焊过程中去除母材和液态钎料外表的氧化物，为液态钎料的铺展创造条件；以液体薄层覆盖母材和钎料外表，从而隔绝空气起保护作用(zuyng)；起界面活性作用，改善液态钎料对母材外表的润湿性。中国(zhnu)赛宝实验室*第五页，共四十四页。固体金属(jnsh)的

3、外表结构2.2.1助焊剂作用(zuyng)原理助焊剂要去除的对象(duxing)母材金属外表的氧化膜固体金属最外层外表是一层0.20.3nm的气体吸附层。接下来是一层34nm厚的氧化膜层。所谓氧化膜层并不是单纯的氧化物，而是由氧化物的水合物、氢氧化物、碱式碳酸盐等组成。在氧化膜层之下是一层110m厚的变形层，这是由于压力加工所形成的晶粒变形结构，与氧化膜之间还有12m厚的微晶组织。中国赛宝实验室*第六页，共四十四页。2.3助焊剂的主要(zhyo)性能指标外观密度与粘度(zhnd)固体含量不挥发物含量可焊性卤素含量水萃取液电阻率铜镜腐蚀性铜板腐蚀性外表绝缘(juyun)电阻SIR酸值中国赛宝实验

4、室*第七页，共四十四页。卤素(ls)造成腐蚀失效的例子中国(zhnu)赛宝实验室*_第八页，共四十四页。某公司(ns)使用助焊剂不当失效的例子中国(zhnu)赛宝实验室*第九页，共四十四页。2.4助焊剂的有关(yugun)标准液体焊剂(hnj)：GB9491-88、JISZ319786、QQS571、MILF14256以及IPCSF818树脂芯焊剂：GB31318800JISZ32838699GB/T15829.2-1995J-STD-004(RequirementsforSolderingFluxes)中国(zhnu)赛宝实验室*第十页，共四十四页。2.5助焊剂的分类(fnli)焊剂(主要)

5、组成材料FluxMaterialsofComposition焊剂活性水平(卤素含量)/焊剂类型FluxActivityLevels(%Halide)/FluxType焊剂标识(代号)FluxDesignatorRosin(RO)Low(0.0%)L0ROL0Low(2.0)H1ROH1Resin(RE)Low(0.0%)L0REL0Low(2.0)H1REH1Organic(OR)Low(0.0%)L0ORL0Low(2.0)H1ORH1Inorganic(IN)Low(0.0%)L0INL0Low(2.0)H1INH1中国(zhnu)赛宝实验室*第十一页，共四十四页。2.5.1焊剂焊剂(hn

6、j)活性分类方法与测试要求活性分类方法与测试要求焊剂类型铜镜试验卤素含量(定性)卤素含量(定量)腐蚀试验SIR必须大于100M的条件铬酸银试验(Cl,Br)含氟点测试(F)(Cl,Br,F)L0铜镜无穿透现象通过通过0.0%无腐蚀清洗与未清洗L1通过通过0.5%M0铜镜穿透性腐 蚀 面 积50%通过通过0.0%较重腐蚀清洗H1不通过不通过2.0%中国(zhnu)赛宝实验室*第十二页，共四十四页。2.6.1传统焊剂传统焊剂(hnj)的分类与的分类与JSTD004的分类的分类比较比较序号JSTD004分类与之相当的传统焊剂分类1L0类型焊剂所有R类型焊剂2一些低固态“免洗”型焊剂3一些RMA类型焊

7、剂4L1类型焊剂大部分RMA5一些RA类型6M0类型焊剂一些RA类型7一些低固态“免洗”型焊剂8M1类型焊剂大部分RA类型焊剂一些RSA类型焊剂9H0类型焊剂一些水溶性焊剂10H1类型焊剂一些RSA类型焊剂11大部分水溶性焊剂与合成活化焊剂中国(zhnu)赛宝实验室*_第十三页，共四十四页。2.6.2消费类电子产品的分类(fnli)Class1：普通消费类电子产品收录机Class2：耐用(niyng)消费类电子产品计算机Class3：高可靠性要求的电子产品心脏起博器、航天电子设备等【ANSI/JSTD001C】中国(zhnu)赛宝实验室*第十四页，共四十四页。不同类型产品和工艺可供选择的助焊剂

8、类型不同类型产品和工艺可供选择的助焊剂类型其它考量：使用方式、焊点其它考量：使用方式、焊点(hndin)外观要求外观要求电子产品类别焊接后的清洗工艺中可用的焊剂类型焊接后的免清洗工艺中可用的焊剂类型Rosin(RO)Resin(RE)Organic(OR)Rosin(RO)Resin(RE)Organic(OR)1L0,L1,M0,M1,H0,H1L0,L1,M0,M1L0,L1,M0,M1L0,M02L0,L1,M0,M1L0,L1,M0,L0,L1,M0,L0,M03L0,L1L0,L1L0,L1L02.6.3助焊剂的选用(xunyng)中国(zhnu)赛宝实验室*第十五页，共四十四页。3

9、.1铅锡焊料(hnlio)-焊锡条铅锡焊料的特性1.锡铅比例2.熔点3.机械性能4.外表张力(zhngl)与粘度中国(zhnu)赛宝实验室*第十六页，共四十四页。3.2铅锡焊料(hnlio)杂质影响中国(zhnu)赛宝实验室*_第十七页，共四十四页。3.2.1Sn60铅锡焊料杂质(zzh)含量的上限中国(zhnu)赛宝实验室*_第十八页，共四十四页。3.3锡渣来源(liyun)与控制锡渣来源(liyun)一焊料的氧化二助焊剂残留物三助焊剂反响物控制措施一降低焊料中杂质的含量，尤其是锌与铝的含量；二在焊料中添加(tinji)抗氧化材料，比方Ga、P等；三降低所用助焊剂中的固体含量或尽可能采用底固

10、体含量底助焊剂；四尽可能增加预热时间或温度，使助焊剂的活性充分发挥；五保证焊接效果的情况下，减少助焊剂的喷涂量。六保证焊接效果的情况下，降低锡炉的使用温度；七在锡炉外表使用防氧化油或使用锡渣去除剂。中国赛宝实验室*第十九页，共四十四页。3.4焊料(hnlio)的选用一、了 解 所 需 组 装 的 产 品 的 要 求，弄 清 产 品 的 档次或质量要求、焊点强度以及熔点温度。二、根据表7选择焊料的规格；三、取 样 委 托 第 三 方 按 标 准 检 测，主 要 鉴 别 主 成份以及杂质元素的含量。四、试用，测量锡渣的产生量；五、认证供给(gngj)商的供给(gngj)能力以及品质保证能力；六、确

11、认所需应用的焊料产品。中国(zhnu)赛宝实验室*第二十页，共四十四页。按结构分类按 大 小分类按焊剂含量分类按树脂芯活性分类按 金 属 杂质分级单芯焊锡丝0.30.8,0.82.52.56.0I:1.0(0.801.5)II:2.0(1.52.6)II:3.0(2.63.9)R（AA）RMA（A）RA（B）AA(S)A(A)B(B)三芯焊锡丝五芯焊锡丝4焊锡丝分类(fnli)合金(hjn)规格Snx-Pby中国(zhnu)赛宝实验室*第二十一页，共四十四页。4.3焊锡丝性能指标喷溅(pnjin)试验喷溅(pnjin)量中国(zhnu)赛宝实验室*第二十二页，共四十四页。4.4.1焊锡丝选用直

12、径(zhjng)大小中国(zhnu)赛宝实验室*第二十三页，共四十四页。4.4.2焊锡丝选用(xunyng)一、根据要焊接(hnji)的产品的要求选定焊料合金局部的规格，可参考表8进行；二、可按第二章的方法对树脂芯焊剂的类型规格选定，也可参考表9进行；三、焊锡丝线径的大小选定可按表10选定；四、树脂芯焊剂的含量一般选用二类2%,免清洗的可选一类1，被焊接对象的可焊性及其不好时，方选用三类3。五、选定各类指标后，选用检测合格的产品；试用，此时还需考虑的因素有：烟雾气味大小、喷溅量大小等中国(zhnu)赛宝实验室*第二十四页，共四十四页。5.1焊锡膏功能用途：提供形成焊接(hnji)点的焊料；提供

13、促进润湿和清洁外表的助焊剂；在焊料热熔前使元器件固定。焊锡膏是焊料合金粉末与助焊剂系统均匀(jnyn)混合而成的膏状体,与再流焊配合应用于印刷电路板级电子组装.中国(zhnu)赛宝实验室*第二十五页，共四十四页。5.2焊锡膏的组成及各组分(zfn)性能钎料膏(solderpaste)钎料合金粉末溶剂添加剂助焊剂中国(zhnu)赛宝实验室*第二十六页，共四十四页。5.2.1焊料(hnlio)合金粉末焊料膏的重要组成局部，约占钎料膏总重量的85-90%，总体积的50-60%。对焊料膏的印刷性和焊点质量(zhling)有重要影响。制造工艺：雾化沉积，离心雾化沉积，电解，研磨离心雾化沉积品质最高、本钱

14、最高雾化法是采用高压气体空气、氩气、氮气或水为介质将液态金属及合金破碎成小液滴，然后冷却成粉末的过程。雾化法具有效率高、产量大、能耗低、不污染环境以及粉末形状好、性能可调等优点。气体雾化适用于产量适中、粉末形状球形度好，氧含量低的粉末制备。中国(zhnu)赛宝实验室*第二十七页，共四十四页。5.2.2焊料(hnlio)合金粉末的性能参数粉末颗粒形状，决定(judng)了粉末的含氧量及钎料膏的印刷性(FromQualitekInc.)分球形和不定形两种优选球形粉末，其比外表积小，氧化(ynghu)程度低。中国赛宝实验室*第二十八页，共四十四页。5.2.3焊料合金(hjn)粉末的性能参数 粉末(f

15、nm)粒度目数的含义目数越大，粉末(fnm)颗粒直径越小，同时比外表积增大，含氧量也会增加中国赛宝实验室*第二十九页，共四十四页。5.3.2钎料合金(hjn)粉末的性能参数粒度的分类(fnli)对于精细节距封装推荐：-表示可通过相应直径的网孔，+表示不能通过注：此表为生产厂提供，粉末(fnm)粒度的检测标准见3.10.63mm节距0.5mm节距中国赛宝实验室*第三十页，共四十四页。5.2.4焊锡膏的根本(gnbn)特性印刷性能良好,可连续印刷流变性好,放置(fngzh)或预热时不产生塌陷和桥连现象焊接性良好,不会产生钎料球飞溅而引起短路储存寿命长,长时间存放粘度无变化,在05C可保存36个月印

16、刷后放置时间长,一般在常温下能放置1214小时焊接后剩余物具有较高的绝缘电阻,清洗性好或免清洗无毒、无臭、无腐蚀性中国(zhnu)赛宝实验室*第三十一页，共四十四页。5.3钎料膏的性能参数及其评价(pngji)本节将结合美国国家标准ANSI/J-STD-005(Requirements forsoldering pastes)、IPC(The Institute of Interconnecting and PackagingElectronicCircuit)标 准IPC-TM-650(TestMethodManual)、JIS(JapaneseIndustrialStandard)Z-31

17、97中的相关(xinggun)内容进行详细论述，并举例说明。钎料合金的相关性能参数请参见ANSI/J-STD-006，钎剂的相关性能参数请参见ANSI/J-STD-004和IPC-SF-818。中国(zhnu)赛宝实验室*第三十二页，共四十四页。5.3.1合金(hjn)粉末颗粒颗粒(kl)形状：钎料合金粉末中至少有90%为球形，球形的定义标准为颗粒长-宽比在1.0-1.07之间。椭圆形颗粒的最大长-宽比为1.5。颗粒尺寸：颗粒尺寸分布要求如下金属百分比(又称固体含量(hnling)：必须在65-96wt.%之间，与用户规定值的允许偏差为1%。中国赛宝实验室*第三十三页，共四十四页。5.3.2性

18、能参数粘度(zhnd)(Viscosity)粘度可定义为一层流体相对于另一层流体运动时的阻力，也可以理解为材料发生流动或形状改变时的阻力。常用单位：厘泊(centipoise)=mPas;kcps=Pas焊锡膏应该是一种具有假塑性体响应的流体。其特点是在较高切变(qibin)率下，切变(qibin)率随切应力以大于正比的关系增加。应力下的这种“稀释作用对于丝网印刷非常重要，它可以使钎料膏在印刷操作时粘性降低，流动性增强，易于流入丝印孔内并印刷到PCB的焊盘上。而在印刷之后，钎料膏粘度又增加，保持其填充形状而不向下塌陷。标准：测量值与用户规定值之间的允许(ynx)偏差为10%。需要注意的是，对于

19、50-300和300-1600Pas两种粘度范围，其测量方法略有不同，参见IPC-TM-650之2.4.34。测量设备：转轴式粘度计；锥形盘粘度计。中国赛宝实验室*第三十四页，共四十四页。5.3.2性能参数坍塌(tnt)度(slump)概念(ginin)IPC定义为：Thespreadingofapasteafterprinting(印刷后钎料膏的铺展)。过程是在重力和外表张力的作用下，钎料膏坍塌并从最初边界向外扩展，这会引起(ynq)膏的流出，使相临近图形发生桥连。检测方法需采用2种模版厚度及模幅员形和3种沉积尺寸(具体见下页)。基板材料为磨砂玻璃/氧化铝陶瓷/玻璃环氧树脂。模版和刮板均为钢

20、。试验条件：(1)255oC、5010%相对湿度下，保持10-20分钟后；(2)15010oC下保持10-15分钟后冷却至室温。中国赛宝实验室*第三十五页，共四十四页。0.060.100.150.200.250.300.350.400.450.400.350.300.250.200.150.100.060.0750.100.1250.150.1750.200.250.300.250.200.1750.150.1250.100.0750.202.03mm每组16个0.332.03mm每组18个坍塌度试验(shyn)用模幅员形(IPC-A-20)模 版 厚 度(hud)为0.1mm沉积尺寸分别为：

21、0.332.03mm0.202.03mm间距(jinj)(mm)中国赛宝实验室*第三十六页，共四十四页。坍塌度试验(shyn)用模幅员形(IPC-A-21)模 版 厚 度(hud)为0.2mm沉积尺寸分别为：0.632.03mm0.332.03mm0.060.100.150.200.250.300.350.400.450.400.350.300.250.200.150.100.06 .33 .41 .48 .56 .63 .71 .79 .71 .63 .56 .48 .41 .33mm0.632.03mm每组14个0.332.03mm每组18个间距(mm)中国(zhnu)赛宝实验室*第三十七

22、页，共四十四页。性能参数坍塌(tnt)度(slump)评价(pngji)标准中国(zhnu)赛宝实验室*第三十八页，共四十四页。5.3性能参数锡珠(solderball)IPC定义为：Asolderingprocessresidueconsistingofsmallspheresontheprintedcircuitboardsurface(钎焊过程中在印刷电路板外表上形成(xngchng)的小球状残渣)。测试结果：印刷(ynshu)后1小时和24小时，测试结果均为等级2。中国(zhnu)赛宝实验室*第三十九页，共四十四页。5.3性能参数粘合力工作(gngzu)寿命(tack/tackines

23、s)IPC定义(dngy)为：Theabilityofsolderpastetoholdcomponentsinplaceafterplacement(贴片后钎料膏与元器件的粘合力)。6.515将MalcomFG-1型钎料膏测试仪的圆柱型探针以50g的压力(yl)、0.2mm/秒的速度接触沉积点，再以10mm/秒的速度抽出探针，记录打破接触所用的最大力即为粘着力。同时记录粘着力和钎料膏印刷后的放置时间。中国赛宝实验室*第四十页，共四十四页。5.3性能参数其它(qt)腐蚀性电迁移(qiny)卤素润湿性中国(zhnu)赛宝实验室*第四十一页，共四十四页。5.4焊锡膏的选用(xunyng)按第二章确

24、定的原那么或方法确定焊锡膏的助焊剂类型根据所要焊接的PCB上布线和焊盘间距确定所使用的焊锡膏中锡粉的粒度型号 焊料(hnlio)主成份类型，SMT工艺一般使用Sn63Pb37或Sn62Pb36Ag2合金规格的锡粉 注意组装工艺点涂or印刷等与焊锡膏粘度的配套 选择经检测各方面性能满足标准要求的产品进行工艺试用 试用确认焊锡膏的可印刷性、脱网性等 中国(zhnu)赛宝实验室*第四十二页，共四十四页。5.4.2粒度(ld)选择原那么焊锡膏中合金(hjn)粉末粒度与模板尺寸的匹配三 球 定 律(dngl)：(1)至少有三个最大直径的粉末颗粒能垂直地排在丝印模板的厚度方向上；(2)至少有三个最大直径的

25、粉末能水平地排在丝印模板的最小孔的宽度方向上。需要注意的是，合金粉末颗粒直径的单位一般用微米(mm)，而丝印模板厚度的工业标准是美国的专用单位thou!1mm=110-3mm,1thou=110-3inch25.4mm例：Type3型钎料膏，颗粒直径在5338mm之间，那么模版厚度应为353mm=159mm=6.4thou丝印孔的尺寸由器件引线节距决定，因为焊盘尺寸一般是引线节距的一半。例：0.63mm(25thou)的引线节距，丝印孔直径应为0.32mm(12.5thou)。因此，模板厚度通常是决定因素，大多数应用是选择标准的6thou厚的丝印模板，3型的钎料膏。中国赛宝实验室*第四十三页，共四十四页。内容(nirng)总结电子辅料的选择与使用。电子辅料的选用。2C19H29COOH+MeO(C19H29COO)2Me+H2O。七在锡炉外表使用防氧化油或使用锡渣去除剂。六、确认所需应用的焊料产品。三、焊锡丝线径的大小选定可按表10选定。试用，此时还需考虑(kol)的因素有：烟雾气味大小、喷溅量大小等。雾化法是采用高压气体空气、氩气、氮气或水为介质将液态金属及合金破碎成小液滴，然后冷却成粉末的过程第四十四页，共四十四页。