1.焊盘处理工艺是在铜上电镀镍,然后在镍上再电镀一层厚锡,厚度约20-30um。后期焊接工艺是回流时把这层厚锡在flux作用下直接熔化掉,但是问题是回流过程中锡层到熔点之后会出现鼓泡现象,往外吹起(可肯定不是来自焊盘吹气),我们考虑是不是镀层里面有微孔或电镀液残留问题导致的,请您给分析下原因和对策?
答:这个事实上也是工业界比较纠结的,使用Sn-Bi合金确实脆性大,若要想减少脆性光减少Bi含量还是不够的。比如现在工业界普遍使用的含58% Bi的Sn-Bi合金,即使把比例降到15%,其脆性还是相当大,跌落还是很容易失效。必须把Bi降到非常低,到百分之几,其脆性才能变得可以忽略,成为比较正常的焊点。那么如果要把大量的Bi去掉又要低温的话,就需要用含In的材料,含In的材料有许多不同的合金,比如Sn-In-Ag合金,In含量20%,Ag含量2.8%,其强度是相当不错的,高过Sn-Pb焊点强度,而且熔点也是相当高,在175-186°C,比起Sn-Bi还是不够低。我们要根据具体产品来确定到底什么是低温,比如苹果手机,其定义的低温温度是回流时不能干扰前期已形成的SnAgCu焊点,这种情况下使用 Sn-In-Ag就算是低温了。所以要看具体产品种类和应用,焊接窗口是什么样条件来定义是否低温。
2.Cu焊盘和SnAgCu锡膏形成IMC主要是什么? 答:Cu-Sn介金属是在线路板上常常见到的介金属种类,如果焊盘是Cu的话介金属层一定是Cu-Sn。如果焊盘是镍金也可能形成Cu-Sn介金属,这是由于SnAgCu锡膏的Cu含量高过0.5%的话,在镍上面形成的介金属仍然是Cu-Sn介金属,只是里面包含一些镍。 含Ag量3%的锡膏会在焊接时形成Ag3Sn,它形成的地方在Cu-Sn介金属的干贝形状处。但并不只是在界面地方长出,焊点里面也有Ag3Sn的介金属,我们所讲的SnAgCu若是有3% Ag的话,其中相当一部分都是以Ag3Sn颗粒形状存在,有一些是溶解在SnAgCu里面,但是多半的Ag是以介金属形式存在的。在焊接的时候,有更多的会在界面形成。
3. Ag3Sn介金属相比于Cu6Sn5介金属有什么优点或危害? 答:AgSn介金属比其它介金属是比较软的,我们没有看到它有明显的害处,反而它带来的好处很明显。AgSn介金属是颗粒,其在焊点里的作用就好像在水泥里面加的沙子一样,形成混凝土,更加结实。所以AgSn介金属使整个焊点强度变得更高,它的模量,也就是硬度会更高,从而提高了蠕变性能,在温循测试时的表现比低银会更好。 至于坏处,我们很少看到AgSn介金属的坏处。另外对于高功率的电子产品上使用SnAgCu焊接材料,若Ag含量高过1%,它对于抗拒电迁移的能力比起不含Ag的话好了很多,所以Ag对于稳固焊点阻止电迁移有相当正面的效果。所以Ag是好东西就是贵了一点。 至于在应用时低银、高银的先择,一般工业界考虑提高耐热疲劳能力,也就是耐温循测试能力。对于抗电迁移,只有在高功率的产品,电流密度相当高,如每平方厘米高于10的3次方(1000安培)的情况下才考虑到电迁移是不是会造成麻烦,这时高银会起到降低电迁移的效果,如果不是高功率产品,一般讲的Ag的好处是指耐温循测试,抗热疲劳。
4. 由于SAC305比较贵,汽车电子采用低银锡膏有什么问题? 答:问题大了。因为汽车电子由于其使用环境苛刻,如暴露在太阳下、冰天雪地里,产品使用温度变化非常宽。还有就是要承受相当多的振动,也是对焊点提出更高的挑战。这些都让汽车电子产品对可靠性要求高于一般的电子产品。而一般电子产品普片使用SAC305是够好了,而对于汽车电子来讲就不够好,需要有比305可靠性还要高出很多的方案,像387、405都不够好,需要比387、405更好。所以在汽车电子用低银不好,甚至305、387也不够好。 关于成本高找替代的问题,这是业界碰到的共同问题。成本下降空间很小,因为银含量越高可靠性越高,而低银低成本满足不了。
5. 低温合金跌落比传统合金差,通过underfill是否可达到要求?underfill在温循测试方面热膨胀系数不同会带来什么问题? 答:可以通过underfill达到跌落测试要求。当单纯加underfill时候热膨胀系数高于70-100ppm,比起焊点大概是20-30ppm左右,差异3倍,在温循测试时候会把焊点撑裂开来。如果underfill里面加入石粉可以降低整体热膨胀系数到25-30ppm左右,就消除了这个会导致焊点开裂的副作用。但它带来的另一个副作用是返修非常困难,基本不能返修,从这方面讲付出的代价相当大。
6.锡膏合金粉末直径选择的标准是什么? 答:通常锡膏合金粉粒应用原则是粉粒尺寸不能大于印刷涂敷工艺开孔尺寸的1/7,或不大于点涂工艺针头内径的1/10。如果使用的粉粒比此尺寸要粗的话,会危害到锡膏涂敷的品质。
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