【培训教材】锡膏基础知识生产工艺及使用问题讲解PPT(P77).ppt
焊锡膏助焊剂清洗剂OSP油墨,锡膏制造与相关参数,锡膏的特性和各项参数:,组成部分:锡粉 主要指标:成分和大小 助焊剂 主要指标:松香,活性剂,触变剂 和溶剂,锡粉的成分直接影响到锡膏的熔点和可靠性等.锡粉的直径大小分类按IPC标准可以分为几类,市场上常见的是三号和四号锡粉.,松香和活性剂都有预防氧化的功能,松香还有去除氧化的功能.触变剂的主要作用是防止各成分的分离.溶剂的主要功能是溶解锡膏的各项成分,使各成分能够均匀分布.,各成分的性能指标:,锡粉:可印刷性,锡球分布,焊接温度.松香:可印刷性,焊接特性,预防潮湿的性能.活性剂:焊接特性,锡球防止性,粘度的稳定性.触变剂:可印刷性,埸陷流挂性(包括热流挂和冷流挂)溶剂:置放时间,热流挂和印刷时间,Solder Powder,Thixotropy Agent,Activator,Resin,Solvent,锡粉的制造过程:,锡粉由液态焊料通过离心器的作用,最后经过分类而得出我们所需要的锡粉.整个过程中我们需要控制氧气的含量.同时分类时我们会根据要求而筛选.,Liquid solder,Solder powder,O2 control,有铅焊錫粉末合金,銲錫粉末=錫鉛合金或是添加其他特殊金屬,*添加銀(Ag)金屬會使強度硬度增加，連機械強度耐疲勞也會增加。*添加鉍(Bi)金屬會降低熔點並使焊點變得又硬又脆，使焊點產生斷裂，但其導電性奇佳。*鋅(Zn)是錫膏中極欲排除雜質之一，無法與錫鉛融合，經時變化後會析出，易造成焊點斷裂。,锡膏中助焊剂的配比:,A类,B类,添加剂:,卤化物中性有机酸：活化锡铅表面胺类：活化银表面有机酸：高温下配合助焊剂除污氯化胺（RA）溶剂：溶解固化物、活性剂，需有挥发速率及沸点（坍塌、空洞）触变剂：印刷成型润湿剂增黏剂：保持贴片后，REFLOW前黏性防氧化剂：防止焊粉氧化，酚类表面活性剂：降低焊剂表面张力，增加焊剂对焊粉及焊盘的亲润性其它：厂家专利,相关测试参数:,金属含量锡球粘度SIR(表面阻抗测试)铜镜铬酸银试纸,粘力塌落性可焊性助焊剂绝缘性酸度（mgKOH/g)卤化物含量,影响粘度的因素:,焊膏中的金属含量助焊剂的粘度温度焊膏寿命、储存情况预搅拌,粘度,金属含量,锡膏的测试(一):,坍塌测试冷坍塌测试，#1板在25+/-5C和湿度为50+/-10%的环境下放置30分钟 热坍塌测试，#2板在150+/-10C的电炉上加热10至15分钟，然后冷却到室温,锡膏的测试(二):,锡球:锡球测试是测试锡膏回流后，在未润湿的底板上出现的小锡球 测试方法依照IPC-TM-650 的 2.4.43 回流后将样板放在10X或20X的显微镜下观察无成簇或大锡球,显微镜下的锡粉,锡膏的测试(三):,粘度测试:粘着力测试非常重要，对于测试在高速贴片过程中，锡膏对电子元件的粘接能力 粘着力的测试方法依照IPC-TM-650 的 2.4.44,锡膏的测试(四):,扩展率测试:扩展率是衡量锡膏活化性能的一个指标,锡膏的测试(五):,溶熔性测试:试验基板为陶器板试验温度为锡膏熔点加上50,合格品,不合格品,锡膏的测试(六):,焊接性测试:试验基板为铜制板试验温度为锡膏熔点加上50,Sn-Pb-0.4Ag,Sn-3Ag-0.5Cu,锡膏的分类:,从原料方面可以分为有铅和无铅锡膏 例:TAMURA有铅 RMA-20-21 无铅:TLF-204-111从焊接条件上可以分为高温焊接和低温焊接用锡膏 例:TAMURA低温:TLF-401-11,低温焊接用锡膏曲线,焊錫粉末顆粒(一),一、單位類別 1、mesh:使用每英吋網目篩選所需焊錫粉末大小，通常用於不規則形狀之焊錫粉末。2、m:公制單位(10-3mm)，使用光學檢測篩選所需焊錫球徑大小，粉末為規則形狀(真圓形)才適用。,焊錫粉末顆粒(二),二、粉末形狀1、不規則型:印刷後易下塌造成短路，球徑大小也難一致，較不適合fine pitch印刷作業。2、規則型:因為是球形的關係，球徑大小也較規則，較適合fine pitch印刷作業，另外球型粉末在不活性氣體中製造，所以焊錫氧化率較低。,锡粉的分布图:,锡膏的粘度和触变值:,良好的锡膏粘度值应在160 Pa s-240 Pa s之间.(PCU-205 10rpm 25)触变值(TI)应在0.4-0.7之间.TI=log(viscosity of 3 rpm/viscosity of 30 rpm),转速(RPM),10,3,30,200,300,100,TI is big,TI is small,粘度,存贮与运输,锡膏的存贮:,存贮温度的要求:锡膏需保存在10以下,根据原料不同,保质期为制造成品后90天或者180天.存贮运输的要求:需使用冷冻设备保存运输或者利用冰袋.,锡膏的回温与搅拌:,TAMURA锡膏从冷藏环境中取出后需在常温下回温1.5-3小时TAMURA锡膏回温完成后需要搅拌2-5分钟,NG,NG,OK,印刷 PRINT,錫膏與印刷條件(參考值),触变值的大小与印刷关系:,刮刀的类型:,锡粉直径与钢网开孔之间的联系(一),reference,Relationship stencil opening and solder powder,Relationship stencil thickness and solder powder,锡粉直径与钢网开孔之间的联系(二),stencil,Reference Data,關於印刷速度,印刷速度如太快，會發生虛印、漏印或錫膏量不足(錫膏印刷時下降未完全)。相反印刷速度太慢，錫膏雖有充分時間下降，但鋼版與基板接觸時間過長，而使錫膏流至反面，造成錫膏拉絲而出現小錫珠。當錫膏黏度太低，再連續印刷時易造成滲漏下塌而產生短路。,關於印刷壓力,印刷壓力過大時，鋼版前端會彎曲，易造成錫膏滲透，而產生小錫珠。相反如印刷壓力不足，無法達到良好印刷效果，可能會造成漏印虛印等等現象。適當印刷壓力不但可保護鋼版、刮刀更可確保產品良率穩定。,印刷速度太快 调整印刷速度,钢网不下锡 调整脱网速度,刮刀压力过大 减小刮刀压力,印刷不良模拟图片(一),减小印刷压力减小刮刀速度,检查钢网是否与PCB对准,检查锡膏粘度与触变值,印刷不良模拟图片(二),不良现象解析(参考):,锡珠产生的原因(一):,印刷过后网板上沾有流挂的锡.,锡粉氧化,锡膏超过了保质期限,锡珠产生的原因(二):,锡膏印刷量过大,钢网开孔不佳,印刷速度过慢,锡珠解决方案(参考):,改变钢网开孔方式调整钢网厚度(例如:从0.15mm改为0.12mm),锡珠现象影像:,立碑现象的原因分析:,PCB板温不均匀PAD水平高度不统一钢网开孔方式不佳PS:含有少量银元素的锡膏此不良会有明显减少.,立碑现象解析:,PCB预热不够,在进入回流前焊点温度不均,造成焊锡的熔融时间不统一,一侧张力较大.PAD焊点高度不水平锡膏印刷不良钢网未做防立碑处理(参考),空洞(VOID)现象解析:,Reflow,Void,由于无铅锡膏的成分特性,存在于锡膏中的气体或产生的气体相对于有铅锡膏难于“冒泡”而出!,回流焊接温度曲线,TAMURA有铅锡膏回流曲线,0,50,100,150,200,25,130,170,210,250,0.5-3C/sec,130-170C,60-120sec,1-4C/sec,200C over 30-45sec,210-230C,Peak temp.,Pre-heat zone,Decrease zone,Refloe zone,Cooling zone,Rate B,Rate C,Cool 1-4C/sec,TAMURA无铅标准回流曲线,PreheatRecommended：180-200 final time:60-120 sec Too low.：Difficulty of peak temperature increase in solder ball increase in tombstone phenomenonToo high：non-melting down of spread factor down of self alignment effect,Reflow peak and timeRecommended：235240over 220,20-60 secChange in yield of voidToo low：down of spread factornon-meltingToo high：surface roughness,HeatingRecommended：13/sToo fast：more slumpincrease in chip side ball in crease solder ball,Cooling speedrecommended：25/sToo slow：Possibility joint Reliability downToo fast：Possibility Chip shift,TAMURA无铅标准回流曲线(二):,Temp.(),Melting Time,Preheat time is long,temp.is high so T of peak-temp.became small.,Profile for Pb-free,Need to change reflow condition！,回流炉设置与焊接效果联系:,锡膏在回流中的各阶段:,无铅锡膏的PROFILE注意事项,不同厂商PROFILE有区别.金属成分相同但锡膏内焊剂不同对曲线有影响.厂商推荐曲线有一定的范围值.原因是因为客户产品或者设备的不同.,曲线预热对焊接的影响:,Time（s）,Temperature（）,85s,30s,PREHEAT温度影响:,Preheat temperature,13018085s,19020090s,Wettability down and surface roughness,无铅的“自我”角度调整能力(一),无铅的“自我”角度调整能力(二),相对于有铅制程,无铅制程要求更高的置件精度,以满足对于焊接后的精度要求.,有铅的“纠正”影像:,BGA焊接后检测:,由于BGA的特殊性,所以给检测带来了一些难度,但通过仪器设备,还是能够进行全面的检测.,BGA的自我纠正能力:(参考),轨道速度对曲线影响:,85s,165s,255s,105s,60s,30s,0 120 240 360 480,100,150,200,轨道速度对曲线影响:,Crack,Uneven flux residue,1.0M/min 0.8M/min 0.6M/min,温润性对焊接的影响(一):,Steady wetting,Unstable wetting,0.8mmP,1.0mmP,温润性对焊接的影响(二):,ew product,Old goods,新产品的VOID控制:,New,Old,无铅焊点的结合强度:,0,10,20,30,40,50,208,218,223,228,238,Reflow peak temperature（）,Joint strength of 3216 chip,（N）,0,20,40,60,80,100,Spread factor（%）,Joint strength Sn/Ag/Cu/Bi,Joint strengthSn/Ag/Cu,Spreading Sn/Ag/Cu/Bi,Spreading Sn/Ag/Cu,PCB对焊接的影响:,PAD对焊接的影响:,60,70,80,90,100,Non,Sn,Plating,Sn-Ag,Plating,Sn-Bi,Plating,Sn-Pb,Plating,Au,Plating,Pd,Plating,Non,Sn,Plating,Sn-Ag,Plating,Sn-Bi,Plating,Sn-Pb,Plating,Cu,42-Alloy,Test:Sn/Ag/Cu metal,Spread Factor(%),不同合金的不同外观:,Sn/Pb,Sn/3Ag/0.5Cu,Sn/3.5Ag/0.7Cu/3Bi,Sn/3.5Ag,Sn/58Bi,Sn/2Cu,Sn/3Bi/8Zn,Sn/3.5Ag/0.5Cu/8In,不同合金的熔点,曲线选取的其它因素:,确定温度曲线的要素：PCB 层结构/地线层等PCB 尺寸/厚度/材料PCB上元器件密度焊盘材料类型回流炉的类型焊膏类型元器件的温度敏感性,测试炉温的测点选择:,选择测试点时应考虑以下几点:测试点的选择应尽量分散大的地线焊盘元器件密度元器件材料元器件尺寸焊接夹具热敏感元器件颜色的选择(适用于红外炉子),锡膏的无铅进程,Japan,1997Issued Recycle Initiative for Auto Mobile regulation1998Execution Disposal of Waste Matter regulation 2001 Execution Home Electronics Product Recycle regulation 2001Execution Pollutant Release and Transfer Resister regulation,USA,1999 NEMI Task ForceRecommend Sn/3.9Ag/0.6Cu,EU,Eco-label regulation draft for portable computer goods 2006WEEE：Proposal for a directive on Waste from Electrical and Electronic Equipment(2004=2008=2006),日系产商无铅化进程,无铅焊料合金成分与市场(一),Dip（Wave),无铅焊料合金成分与市场(二),SMT（Reflow),田村设备简介:,FA与KAKEN,Solder paste Flux Pre-flux,Reflow oven Wave soldering machine,Tamura Kaken,Tamura FA System,田村的服务（一）:,提供各项检测以及技术支持：包括锡膏检测和成品检测为客户提供满意的服务,SEM,Sn,Pb,Au,Ni,Ag,田村的服务（二）:,BGA,Expansion point-2,Expansion point-1,Expansion point-2,Expansion point-3,Expansion point-3,田村的客户：,谢谢大家！,
