锡膏检验项目及标准.ppt

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1、Foxconn Technology Group,SMT Technology Development Committee,SMT Technology CenterSMT 技術中心,錫膏檢驗項目及標準,目 錄,1.錫膏的儲存與管理.32.錫膏的使用.43.錫膏品質測試項目:錫粉顆粒與形狀.5錫粉合金成份.6助焊劑含量7粘度測試8鹵素含量.9錫珠測試.10擴散性.11潤濕性1213印刷性.14坍塌性.1513.銅鏡試驗16,14.鉻酸銀試驗.1715.銅板腐蝕.1816.表面絕緣阻抗.1917.電子遷移.2018.錫膏可靠性測試項目:推拉力2119.X-RAY.2220.切片.2321.振動試

2、驗 2422.沖擊.2523.熱循環.2624.高溫高濕.2725.摔落.28,錫膏的儲存與管理,保存方式:冰箱/冷藏櫃保存,置于室內,周圍不可有防礙冷藏櫃正常工作之雜物保存溫度:27 攝氏度存放時間:最長六個月(從錫膏生產日期計)注意:測溫之溫度計需定期校驗,以防止失效.顏色管理:燈點記號(入庫標誌,顏色代表失效日期)先進先出:各瓶編號,專人管理,進出記錄 標示管理:合格品有燈點,合格標簽,IQC蓋章過期報廢的錫膏及空瓶必須送庫房回收.,FIFO Control Label Adhered On Vendor Side,錫膏的使用,1.錫膏依不同Lot,自序號較小之瓶先取用,並同時在錫膏進出

3、管制卡登記.回溫時間,不 可開封.2.回溫4小時以上,攪拌12分鐘后使用.如屬常溫之錫膏則不需回溫，直接攪拌後使用之。3.已開封錫膏在使用後不得再放入冰箱,錫膏開封後超過24小時尚未用完當作不良品處理.4.作業者在使用錫膏開封前40分鐘內進行攪拌,攪拌完成后放在特定的暫存區.5.若冰箱里開封的錫膏溫度7,18,要於一週內用完,超過一周沒有用完的作報廢處理.,錫膏測試項目錫粉顆粒與形狀測試,目的：良好的錫粉形狀(球狀)與粒徑範圍，將有助於印刷時的下錫性。規範標準：依據參考J-STD-005 之3.3 Solder Powder Particle Size;IPC-TM-650之。測試儀器：3D畫

4、像測定儀測試方法：使用80倍以上的顯微鏡觀察錫粉外觀。並利用隨機取樣的方式計算出錫粉的粒徑分佈範圍，同時觀察錫粉的形狀是否呈現為”真球狀(正圓球或橢圓球-合格)”或者是”不定形狀”,例Alpha TUP NL-005S40B,錫膏測試項目錫粉合金成份,目的：確認合金的成份與不純物比例是否符合標準規範的規格。規範標準：參考依據JIS-Z-3282。測試儀器：火花放射光譜儀測試方法：(1)從錫膏當中取樣約250g並 將flux用溶劑洗淨。(2)加熱使其成為錫 塊。(3)將錫塊樣本放置在火花放射光譜 儀上。(4)約莫30秒鐘之後電腦將自動將 所設定測試的合金不純物比例列出。判定標準：鉛含有量不得超出

5、0.1%。,火花放射光譜儀,錫膏測試項目助焊劑含量,目的：確認助銲劑含量與標準值不超過 0.5%,避免錫膏加熱之後殘留過多的助銲劑。規範標準：依據參考JIS-Z-3197之6.1篇測試儀器：電子天秤測試方法：錫膏攪拌均勻後，精秤約30克樣品至250毫升燒杯中，記錄其重量為W1(g)。加入甘油，其量須能完全覆蓋錫膏，加熱使銲錫與助銲劑完全分離。取出已固化的銲錫，以水清洗。浸入乙醇中約5分鐘，常溫下再水洗並乾燥之。精秤其重量記為W2(g)。依據式(1)計算助銲劑含量。助銲劑含量(%)(W1-W2)/W1x100%判定標準：是否符合廠商所附規格上的內容(助銲劑含量與標準值不超過 0.5%)。,電子天

6、秤,錫膏測試項目粘度測試,目的：確保錫膏印刷品質及保持良好的下錫性。規範標準：依據參考JIS-Z-3284之附件六4.1篇測試儀器：Malcom 黏度計PCU 203型(如右圖)測試方法：,參考：圖示為黏著指數(大與小)呈現印刷後的現象,黏著指數(Thixotropy)：大(0.65),黏著指數(Thixotropy)：小(0.4),錫膏測試項目鹵素含量測試,目的：檢測助銲劑中的氯或溴離子含量是否符合規範中所列的含量規範標準：依據參考JIS-Z-3197之6.5:JIS-Z-3284之4.2(Flux for solder paste)測試工具：電位差自動測定儀(KYOTO AT-400);電

7、子自動天平(Denver Instrument M-120)、回轉子、0.02M硝酸銀溶液測試方法：1.精秤約10克錫膏樣品至250毫升燒杯中，加入約150毫升乙醇。2.錫膏樣品重量x助銲劑含量錫膏樣品中的助銲劑重量（即輸入滴定儀之size值）3.將裝有樣品的燒杯移至電位滴定裝置充分攪拌後以0.02M硝酸銀溶液滴定至終點 4.滴定儀可自動計算出氯含量，並繪出電位VS硝酸銀溶液耗用體積之圖形判定標準：(1)是否符合廠商所附規格的內容。(2)參照JIS-Z-3284之4.2的規範,電位差自動測定儀,錫膏測試項目錫珠測試,目的：測試錫膏加熱融化後，於氧化鋁板上收縮成一顆錫球的能力與安定不飛濺的穩定度

8、。規範標準：依據參考JIS-Z-3284之附件十一測試工具：(1)氧化鋁基板(25500.60.8mm)(2)鋼板(25500.2mm)：中心有直徑為6.5mm的孔洞。(3)銲錫浴槽 尺寸10010075mm(5)放大鏡：1020倍(全景觀察用)，50倍(銲錫球觀察用)測試方法：(1)當錫膏中的銲錫組成為Sn63Pb37及Sn60Pb40時，銲錫槽的溫度設定為2352，當為其他合金組成時，溫度設定為較合金液相溫度高出502。(2)將銲錫膏輕輕攪拌均勻。(3)將鋼板置於氧化鋁基板上，以刮刀施以印刷以使錫膏完全填入金屬罩的孔洞中，然後移開鋼板並確認經印刷之錫膏的尺寸為直徑6.5mm且厚度為0.2m

9、m即製得試驗片，製備兩個試驗樣品。4)將其中一個試驗樣品在條件(a)下加熱及熔化並將另一樣品在條件(b)下加熱及熔化。視需要，在150下實施一分鐘的預熱。條件(a)印刷後一小時內;條件(b)印刷後在相對濕度為(6020)%且溫度為252的條件下放置24小時後以刮刀清理銲錫槽中銲錫的表面，將樣品水平地置於液狀銲錫的表面，錫膏熔化5秒鐘後將試驗樣品水平地自液狀銲錫的表面移出，令其冷卻直到試驗樣品銲錫固化。判定標準：(符合2級以上)銲錫(粉末)溶融，銲錫變成一個大球，在周圍有直徑75m以下的錫球在3個以下。,Level 2,錫膏測試項目擴散性試驗,目的：測試錫膏的吃錫性，確認其清除氧化物的能力 規範

10、標準：依據參考JIS-Z-3197之6.10 測試工具：銅板：符合JIS H 3100之C 1201 P或者C 1220 P級的加磷去氧化銅板，其尺寸為0.3 x 50 x 50 mm。加熱板：加熱板應能設定及維持溫度在220-230。分厘卡：符合JIS B 7502者或等同於或優於彼的量測裝置。測試方法：(1)將銅板浸沒於二甲苯中並以#500砂紙研磨以去除氧化膜.(2)研磨後以異丙醇將附著至銅板表面的污物清除，置於空氣中完全乾燥。(3)將銅板置於溫度約為150的烘箱中1Hr以實施氧化處理。(4)將銅板自烘箱中取出並冷卻至室溫，精秤約0.3克的錫膏至銅板上.(5)將銅板置於溫度為220-230

11、的加熱板上30秒，令錫膏熔化擴散.(6)冷卻至室溫後，以異丙醇將殘餘的助焊劑去除，並風乾。(7)以分厘卡量測銲錫擴散後的高度並計算擴散率。D-H 計算方法：擴散率(%)-x 100%D H：擴散之銲錫的高度（扣除空板厚度）；D：假設擴散的銲錫為球體時，其直徑（mm）；D 1.24V1/3;V：重量/比重判定標準：由於無鉛的擴散率尚未制定標準，但是以目前的經驗，其擴散率大致上介於7080%為可接受範圍。,錫膏測試項目潤濕性試驗,a.目的：測試錫膏的濕潤性能力，確保錫膏的吃錫效果b.規範標準：依據參考JIS-Z-3284之附件十c.測試儀器：沾錫天秤(如右圖)d.測試材料：(1)試驗板(a)銅板

12、JIS H 3100適合C1201P或C1220P的磷脫酸銅板，尺寸為50*50*0.5mm(b)黃銅板 JIS H 3100適合C2680P的黃銅板，尺寸為50*50*0.5mm(2)砂紙(600番耐水)(3)異丙醇(4)鋼版 厚0.2mm、直徑6.5mm的孔4個，開在距中心處10mm位置。(6)刮刀(scraper)(7)空器循環乾燥器(8)銲錫浴槽(100*100*75mm以上，在Sn60/Pb40的銲錫時，能保持溫度2352或2152的東西，浸漬器具需使用低熱容量的東西。e.測試方法：銅板及黃銅板各試驗一次。(1)將銲錫浴槽設定在2352。如考慮用VPS時則設定在2152。(2)銲錫膏

13、放置到與室溫相同為止。(3)用異丙醇將銅及黃銅的試驗板擦拭乾淨。(4)將試驗片的單面用砂紙沾水研磨。首先同一方向研磨，再以先前呈直角的方向研磨。(5)用異丙醇再次擦拭表面。(6)將銲錫膏用刮刀攪拌均勻。(7)表面研磨後1小時內，把鋼板蓋表面。(8)塗抹錫膏，用刮刀將鋼板上的孔完全塗滿。(9)自基板取下鋼板。10)如有預備乾燥，將塗試驗板放到150的空氣循環乾燥器裡處理1分鐘。(11)銲錫溶槽的表面用刮板加以清除乾淨。(12)將表面塗有銲錫膏的基板以水平放置在銲錫浴槽上加熱。(13)自銲錫融解起5秒後，將基板取出。(14)水平放置直到基板上銲錫固化。(15)檢查擴散程度。,判定標準：越接近【1】

14、代表濕潤性越好！,備註1.在黃銅板上，銲錫因毛細現象，沿著銼刀的溝有時會擴散到主要擴散面積以外的地方，此多餘的擴散為無光澤，可不予理會。2.有時亦會有極細小的小錫球，此為迴銲不均勻所致，不特別加以評價。3.將銲錫浴槽設定2352的理由，為考慮使用共晶銲錫。有關共晶銲錫以外的合金時，銲錫浴槽設定溫度為比合金的液相線溫度高502。使用VPS時，試驗溫度設定在2152。,錫膏測試項目印刷性試驗,a.目的：測試錫膏的印刷性，確認印刷品質b.規範標準：內部制定試驗方法c.測試儀器：印刷機-DEK 265，顯微鏡d.測試工具：鋼板-昇貿，PCB板-PTC-SP-001(如圖所示)e.測試方法：(1).取一

15、平面板作為印刷用板(2).鋼板開孔設計如下圖所示，開孔間距分為6mil(0.15mm)、8mil(0.2mm)、10mil(0.25mm)。(3).鋼板使用厚度為0.13mm、0.1mm(4).印刷機參數為-刮刀速度(25mm/sec)，刮刀壓力(5.4kg)，脫模速率(0.99mm/sec)脫模距離(1.5mm)。(5).將錫膏由自動攪拌機攪拌後開始印刷，連續印刷12片不擦拭鋼板，使用150倍放大觀察短路數量，並加以紀錄。f.判定標準：紀錄其短路數量，並從四種錫膏當中選擇較優的一款。,PTC-SP-001試驗板,錫膏測試項目坍塌性試驗,a.目的：測試錫膏於受熱時的抗坍塌性，以防止短路與錫球的

16、發生。b、規範標準：依據JIS-Z-3284之附件八c、設備：(1)用(I)3.00.7mm或(II)3.01.5mm2種模型，將其由0.2mm到1.2mm止以逐次漸加0.1mm方式配置之2種模型厚0.200.001mm的黃銅板或者不鏽鋼板。(2)銅張積層板(80601.6mm)(3)空氣循環式加熱爐(加熱溫度：200以上)(4)砂紙(600番)(5)異丙醇d、測試方法：(1)用砂紙研磨銅張積層板，用異丙醇清洗。(2)將鋼版置 放在銅張積層板上，使用適當的刮刀(squeegee)來印刷 錫膏，然後拿開鋼版。(3)在空氣循環加熱爐中，將印刷過的試驗板加熱1分鐘。共晶銲錫時為150，低融點銲錫時為

17、比固相線溫度低 10。(4)2種模型的5列之中，測定記錄所印刷的銲錫膏 全體不會變成一體的最小間隔。e、判定標準：在2種模型中的5列，所印的銲錫膏全體不會變成一體的最小間隔。,錫膏測試項目銅鏡試驗,a.目的：利用銅鏡是否有透光,顏色消失來檢測助銲劑對真空蒸鍍成的銅鏡的侵蝕性。b.標準規範：依據參考IPC-TM-650之c.測試方法：將約0.05ml的助銲劑溶液滴於銅鏡上，並且將銅鏡置於溫度為232及相對溼度為505%RH的試驗箱中，放置24小時。d.判定標準：銅鏡的銅膜不能被除去而透光。,Flux type classification by copper mirror test,錫膏測試項目

18、鉻酸銀試驗,a.目的：利用鉻酸銀試紙的顏色變化來檢測助銲劑中氯、溴離子的含量b.規範標準：依據參考J-STD-004之IPC-TM-650之c.測試方法：將錫膏當中的助銲劑萃取後，再把一滴助銲劑溶液滴於51mm51mm的鉻酸銀試紙，約過了10min後，觀察試紙上顏色的變化。d.判定標準：試驗紙不能變為白色或白黃色,附件一,附件二,錫膏測試項目銅板腐蝕試驗,a.目的：主要驗證助銲劑殘渣殘留在基板上是否會造成腐蝕的現象b.規範標準 c.測試方法:秤取0.3克錫膏置於銅板上。將此試驗板置於220的加熱板上使銲錫熔化。熔化狀態下保持5秒鐘。將此試驗板冷卻至室溫。然後再將此試驗板放在40，相對濕度90%

19、的環境中放置96小時。d.判定標準:與室溫下儲存之比較用試驗板互相比較，其腐蝕性不會更為顯著。,錫膏測試項目表面絕緣阻抗(S.I.R)試驗,a.目的：確認錫膏迴銲後的助銲劑殘留，是否有足夠的絕緣阻抗值b.規範標準：依據參考JIS-Z-3284之附件三c.測試儀器與材料：恆溫恆濕箱&絕緣抵抗計&梳型電路板(如圖所示)d.測試環境條件：溫度40，相對溼度90%，或溫度85、相對溼度85%，168小時e.測試方法：(1)、試驗板之取得(a)銲錫膏的塗佈法 在梳形電極的重疊部的電極部，將與電極的線圖相合加工成條狀厚100m的金屬板，把錫膏平均印100m的厚度。(b)銲錫膏的溶融 放到設定150乾燥器內

20、2Min，接著放在保持260熱板上，將錫膏溶融30秒(銲錫溶融需能保持15秒以上)。放冷後，成為試驗片。印刷後及迴銲後，用放大鏡確認試驗片有無塵埃附著，如有附著用鑷子夾除。(2)、恆溫恆濕箱之設定(a)對電極的配線，用同軸電纜線，放入恒溫恒溼槽前用DC 100V，測量各端子間的絕緣抵抗值。(b)設定chamber的環境條件為40、90%R.H.。(c)於chamber中置放24Hr後，利用100V DC電壓量測其阻值.(d)施加一偏壓 48V,於施加偏壓後第24、96、168Hr，以100V電壓量測試片阻值。f.判定標準：每個樣品取三片進行測試，並取相乘平均值。經過168Hr之後，所有樣品皆須

21、達到11010以上才算通過。,絕緣抵抗計,錫膏測試項目電子遷移試驗,a.目的：確認錫膏迴銲後的助銲劑殘留，是否於電路間因高溫及高濕環境下形成漏電流，而隨著電子遷移形成樹突狀細絲。b.規範標準：依據參考JIS-Z-3284之附件十四c.測試儀器與材料：恆溫恆濕箱&絕緣抵抗計&梳型電路板(如下圖所示)d.測試環境條件：溫度40，相對溼度90%，1000小時e.測試方法：(1),試驗板之取得(a)銲錫膏的塗佈方法 在梳形電極的重疊部的電極部，將與電極的線圖相合加工成條狀厚100m的金屬板，把錫膏平均印100m的厚度.(b)銲錫膏的溶融 放到設定150乾燥器內2 Min，接著放在保持260熱板上，將錫

22、膏溶融30 S(銲錫溶融需能保持15S以上)。放冷後，成為試驗片。印刷後及迴銲後，用放大鏡確認試驗片有無塵埃附著，如有附著時則用鑷子夾除。(2)、恆溫恆濕箱之設定(a)在各電極配線，顧慮凝集水滴不會滴落到梳形板的模型上，順依4.(1)所示之條件，將試驗片放入所設定之乾淨的恒溫恒溼槽，在電極間印加電壓DC4550V。(b)在試驗片投入恒溫恒溼槽後1000 Hr，自槽內取出用放大鏡(20倍以上)確認遷移情況。f.判定標準：每個測試樣品取三片，用放大鏡如看到一極往另一極生成樹枝狀的金屬的話，即可判定有遷移發生。,恆溫恆濕箱,梳型電路板,錫膏測可靠度測試推拉力測試,測試目的:測試錫膏焊接后電子元件的牢

23、固能力承受的推拉力大小。測試速度:10mm/min,實驗中常用的電子元件是QFP拉力的大小為0.5/load 測試感應器:推拉力測試機2000N load cell,推拉力測試機,錫膏測可靠度測試X-Ray測試,X-Ray 檢測儀,X-Ray 檢測結果,實驗目的利用X-Ray檢測零件內部錫膏焊接后有無氣泡空焊短路斷裂等問題實驗設備X-Ray 檢測儀顯微鏡檢驗標准觀測有無有無氣泡空焊短路斷裂等問題,錫膏測可靠度測試切片測試,實驗目的:切片研磨以從側面觀測 IC錫球的焊接效果;測試IMC合金層的厚度實驗設備精密切割機;真空包埋機研磨機;顯微鏡實驗標准IPC-610-D實驗步驟用精密切割機把電子元件

24、從電路板上切割下來用 真空包埋機封裝研磨處理完后用顯微鏡觀測切片觀察結果:,精密切割機,研磨機,真空包埋機,錫膏可靠度測試 振動試驗,實驗目的測試焊點在震動后的性能穩定性震動后是否功能良好。振動頻率:5500 HzInput Acceleration:3.13 Grms持續時間:10 mins/axis;震動方向:垂直(X.Y.Z)軸方向參考標准:Refer to pdf document R0507336 Vibration實驗設備:UD S452;Software:VWIN 4.19Accelerometer:UNHOLTZDICKIE 10B10T(S/N:5619)溫度控制 Tempe

25、rature:25 100C檢驗標准實驗后無任何功能性不良電路問題。,錫膏可靠度測試沖擊實驗,實驗目的測試焊點經受沖擊后的穩定性。實驗條件方形波力度:50g速率:170 in/s沖擊方向 3面沖擊(X+/X,Y+/Y,Z+/Z)Shock Tester:AVEX/SM220.MP(S/N:ED0022)Accelerometer:PCB 353B15實驗溫度:25 100C檢驗標准實驗后無任何功能性不良電路問題。,錫膏可靠度測試熱循環,實驗目的測試焊點的耐高溫性能是否在高溫高濕環境下功能良好。測試方法 轉速:10/min 1000 Cycles持續時間:10minutes溫度要求:0-100實

26、驗設備 WEISS WK11-2707017-LIN 檢驗標准實驗后無任何功能性不良電路問題。,t,一次熱循環圖示,錫膏可靠度測試高溫高濕,實驗目的:測試焊點的耐高溫高濕性能是否在高溫高濕環境下功能良好。溫度要求:0500C;濕度:90%;實驗步驟Cycle Time:24h/cycleTotal 3cycles,72hours實驗設備ESPEC PDL-4K檢驗標准實驗后無任何功能性不良電路問題。,錫膏可靠度測試摔落實驗,目的:測試焊點的抗摔能力跌落方式:水平自由落體/垂直自由落體.跌落高度:1.5m實驗次數一般30次實驗溫度:25 100C檢驗標准實驗后無任何功能性不良電路問題。,測試機,垂直跌落,The End!Have a Good Rest!,