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2019-08-05

113彩票剂合明科技分享理想113彩票的质量模型及其影响因素(一)

发布者:合明科技 ; 浏览次数:266

113彩票剂合明科技分享理想113彩票的质量模型及其影响因素(一)


文章来源:OFWEEK 可靠性杂坛

文章关键词导读:可靠性、焊接、PCBA线路板、PCB、锡膏、水基清洗剂波峰焊助焊剂


一、软钎接113彩票对电子系统可靠性的贡献在整个电子产品的装联工艺过程中,“软焊接”的权重可达60%以上,它对电子产品的整体质量和可靠性有着特殊的意义。


软钎接是影响电子产品制造质量的主要根源:


(1)电子产品制造的所有质量问题中,由焊接不良造成的可高达80%。

(2)现代高密度电子产品互连质量问题中,由焊接不良导致的甚至进一步上升到90%以上。

(3)随着元器件封装的微细化,μBGA、CSP、FCOB、0201、01005、EMI等微小型元器件在工业中的大量应用,“微焊接”技术在高密度组装中发挥着越来越

大的作用。由于113彩票的微细化,人手不可能直接接近,肉眼也无法直接看到,故此“微焊接”技术基本上属于一种“无检查工艺”。在这样的条件下,焊接接合部的缺陷必然将成为电子产品在制造中质量不良的最主要形式。


二、理想113彩票接续界面的质量模型在电子装联行业中,什么样的113彩票是好113彩票?什么样的113彩票是不良113彩票?直到目前为止,人们都还只能停留在依靠观感来进行判断的层面。然而面对目前大量出现的微小型化的新型封装所带来的113彩票微细化,传统113彩票的质量检测方法已经失去其作用和价值。“微焊接技术”为我们揭示了一个全新的发展途径。然而在全面引入“微焊接技术”的理念之前,我们必须先要解决“微113彩票”的质量模型问题,否则其他的一切相关工作都将无的放矢,甚至有可能误入歧途。“微焊接技术”的核心是微焊接工艺设计的思维方法,所谓“微焊接工艺设计”,就是用计算机模拟焊接接合部的可靠性设计,从而获得实际生产线的可靠性管理措施和控制项目,对生产线可能发生的不良现象进行预测,找到不良现象发生的原因。日本学者菅沼克昭从可靠性观点出发归纳出了理想113彩票接续界面的质量模型,如图1所示


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图1


从可靠性观点看理想接续界面的质量要求图1中为我们揭示了理想界面组织应具备的条件(界面理论研究的领域)是:

(1)所用PCB基板具有最小的Z轴(厚度)方向的CTE;

(2)平坦且厚度<5μm的界面合金(IMC)层;

(3)钎料体内均匀地分布着粒度<100nm的微细强化粒子;

(4)钎料体的钎料组织内不存在或极少存在偏析金属相;

(5)钎料体内晶相间和113彩票表面存在弱的氧化膜。三、构成理想113彩票质量模型的主要条件分析1.低的基板Z轴方向的CTE值Z-CTE太大是导致各类多层PCB爆板的主要原因。当温度升高时,Z-CTE随之增大,使得层压基材内各层间受到一个膨胀应力。一旦该应力大于玻璃纤维与黏合树脂的亲和力,层压基板便沿厚度方向发生胀裂而形成爆板失效,如图2所示。


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图2


多层PCB的爆板特别是在无铅焊接的更高焊接温度下,若Z-CTE过大,还将使PCB基板内层沿Z向的互连导线,如PTH孔壁、埋孔或盲孔的连接部受到一个很大的拉伸力,有可能使得其孔壁或互连部拉裂而导致层压板结构的完整性遭到破坏,如图3所示。


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图3 内层互连导线断裂


2.平整且厚度合适的均匀IMC层(1)连续而平整的IMC层。连续而平整的IMC层如图4所示。


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图4连续而平整的IMC层


(2)厚度合适(<5μm)的IMC层。

① 生长过厚的合金层将影响113彩票的机电性能。德国ERSA研究所的研究表明,生成的金属间化合物厚度在4μm以下时,对113彩票机械强度影响不大。IMC的厚度随母材镀层不同有不同的要求,根据工业实践数据统计,最适宜的厚度如下:

●Cu-Sn合金层的厚度通常应控制在2~4μm为宜;

●Ni-Sn 合金层的厚度通常应控制在1~2μm为好。

② 过厚的IMC是导致113彩票可靠性下降的原因。由于金属间化合物一般是既硬而脆的,它的形成是导致焊接接头部疲劳强度、弯曲强度等机械性能以及导电性和耐腐蚀性下降的原因。特别是对微小焊接点来说,合金层的增厚会使合金层在焊点中的比例增大,这对焊点的连接可靠性是非常不利的。


(3)影响IMC生长的因素。

●纯Sn在265℃液态下与Cu生成的IMC,1min就能达到1.25μm的厚度。与上相反,如果温度过低,会导致焊点过冷,因而生成的IMC太薄,焊点机械强度不够,形成冷焊点。

●合金层的生长速度一般服从于扩散定律,即一方面和加热时间的平方根成比例,另一方面也和受加热温度影响的扩散系数的平方根成正比。

●合金层的生长通常随钎料中Sn的浓度的增大和环境温度的增高而变厚,所形成的IMC层包括η相(Cu6Sn5)、ε相(Cu3Sn)、δ相、γ相(Cu31Sn8),由于反应温度的不同而形成的IMC也是不同的。

●熔融Sn和固体Cu在不同温度下反应形成的合金层的种类和厚度的关系如图5所示。


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图5熔融Sn和Cu在不同温度下反应形成的合金层的种类和厚度的关系


(4)抑制IMC过度生长的措施。

●合金层的生长受扩散作用支配,由于扩散是温度的函数,因此,为了抑制IMC层的过分生长,控制好焊接温度不能过高是非常重要的。

●上面已讨论到IMC生成的厚度(W)与加热时间(t)的平方根成正比,显然,控制加热的时间(t),也是控制IMC不致过厚的重要因素。

●IMC生长的厚度与再流焊接后冷却速率关系密切,因此,增大从峰值温度→150℃区间的冷却速率,可有效地抑制IMC层厚度的增长。


【阅读提示】

以上为合明科技在工业清洗方面的经验的累积,我们是国内自主掌握核心水基清洗技术的先创品牌,在水基清洗、环保清洗方面有着丰富的经验,也成为了IPC清洗标准主席单位。但是因为工业清洗问题内容广泛,没办法面面俱到,本文只对常见问题作分析,随着电子产业的不断更新换代,新的工艺问题也不断出现,本公司自成立以来不断追求产品的创新,做到与时俱进,熟悉各种生产复杂工艺,力争能为客户提供全方位的工业清洗解决方案。

 

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