無(wú)鉛無(wú)鹵錫膏的一些特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)
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無(wú)鉛無(wú)鹵錫膏的一些特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)
元器件的封裝需要大量使用到錫膏。眾所周知，錫膏是由合金粉末和助焊劑按比例混合而成。助焊劑的選擇對(duì)焊接效果起到了巨大的影響。在焊接后錫膏形成冶金焊點(diǎn)，但是助焊劑不可揮發(fā)成分會(huì)成為殘留物。很多封裝廠家對(duì)焊接后的殘留物要求很高，尤其是鹵素成分。鹵素殘留清洗不干凈會(huì)持續(xù)的腐蝕焊點(diǎn)，從而降低焊點(diǎn)可靠性。因此目前錫膏的助焊劑成分需為無(wú)鹵配方，也就是氯含量和溴含量小于900ppm且總和不超過(guò)1500ppm。此外，隨著無(wú)鉛化的普及，無(wú)鉛錫膏成為主流封裝材料，無(wú)鉛和無(wú)鹵的搭配則大受歡迎。
回流溫度對(duì)焊點(diǎn)可靠性有著潛在影響。在回流峰值溫度不同的情況下，由圖1可以看到較低的溫度所形成的無(wú)鉛無(wú)鹵錫膏焊點(diǎn)有著更低的失效率。相比于有鉛錫膏，無(wú)鉛錫膏在焊接后可靠性更強(qiáng)，能夠承受更多的熱循環(huán)且失效率低于有鉛錫膏(Chung et al., 2005)。高溫會(huì)加快金屬間化合物的生長(zhǎng)并加快焊點(diǎn)空洞的生成。在經(jīng)過(guò)熱循環(huán)老化后焊點(diǎn)出現(xiàn)大面積的裂紋。
圖1. 錫膏不同峰值回流溫度和合金類型對(duì)可靠性影響 (Chung et al., 2005)。
圖2. 熱循環(huán)后的焊點(diǎn)X光檢測(cè)圖, 235℃ (a), (c); 260℃ (b), (d) (Chung et al., 2005)。
Ghaleeh et al. (2020)同樣進(jìn)行試驗(yàn)并發(fā)現(xiàn)無(wú)鉛錫膏的抗疲勞能力要優(yōu)于有鉛錫膏。在將應(yīng)力和失效循環(huán)數(shù)取對(duì)數(shù)后，獲得了應(yīng)力和失效循環(huán)數(shù)的關(guān)系。有鉛和無(wú)鉛錫膏的可靠性都隨應(yīng)力增加而降低，但是相同溫度情況下，無(wú)鉛錫膏的表現(xiàn)要優(yōu)于有鉛。
圖3. SnAg3.8Cu0.7和SnPb37的應(yīng)力表現(xiàn) (Ghaleeh et al., 2020)。
盡管有鉛錫膏仍然有一些特有的優(yōu)點(diǎn)，但無(wú)鉛焊料隨著發(fā)展已經(jīng)能夠逐漸替代有鉛焊料。深圳市福英達(dá)提供優(yōu)質(zhì)無(wú)鉛超微錫膏，采用無(wú)鹵或零鹵配方制成，焊接后焊點(diǎn)可靠性強(qiáng)且殘留物易清洗。歡迎進(jìn)一步了解。
參考文獻(xiàn)
Chung, C.L., Lu, L.T., & Lee, Y.J. (2005), “Influence of halogen-free compound and lead-free solder paste on on-board reliability of green CSP (chip scale package)”, Microelectronics Reliability, vol.45 (12), pp.1916-1923.
Ghaleeh, M., Baroutaji, A., & Qubeissi, M.A. (2020), “ Microstructure, isothermal and thermomechanical fatigue behaviour of leaded and lead-free solder joints”, Engineering Failure Analysis, vol.117.
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