欢迎光临深圳市速超电子有限公司官方网站!
速超电子
高精密双面,多层板制造商
大中小批量生产
电话
  栏目分类
  联系我们
  • 深圳市速超电子有限公司
  • Mob:13380787009 高先生
  • Tel:0755-85277895/85277896
  • Fax:0755-27389996
  • E-mail:SCPCBVIP@126.COM
  • 网址:www.suchaopcb.com
  • 一厂:广东省深圳市宝安区 沙井镇新和大道湾厦工业园
  • 二厂:广东省深圳市宝安区昊海弘工业园A2栋
  正文
您当前位置:首页 / PCB技术

PCB板无铅波焊的污染

  一、铅污染造成銲点浮裂

  由于PCB在Z方向的CTE约在55—60ppm/℃之间,再加上SAC305不太柔软的銲料其CTE约只在22ppm/℃左右;一旦波焊后通孔环面与銲料之间的IMC,由于少量铅份的阻碍而生长不良时,经常会发生銲点自环面的开裂。凡当IMC生长良好又强固时,则还可能出现銲点本身的撕裂。从多量焊环浮裂的统计中,发现小孔小环者(14mil以下)竟然较少发生开裂,这当然又是出自入孔銲料的多少,也就是热量不同所造成的差异效应。

  PCB板无铅波焊或迴焊中,倘若某些銲点内其零件脚之可焊皮膜,过渡期仍採用锡铅或含铅锡铅银之处理层(Sn36Pb2Ag,177℃)者,则在形成銲点的固化过程中,少量的铅会被排挤出来而往PCB铜垫最后冷却处移动。由于铅份的阻碍,以致焊接中无法顺利产生所必须的良性IMC(Cu6Sn5),且更进一步形成Sn/Pb/Ag熔点为179℃的三元合金,强度也因而为之大大减弱。且还经常由于通孔环面銲点的收缩,致使其锥型銲体产生SurfaceCrack,甚至连铜环也会自基材上翘起。少量铅之污染下,导至銲点开裂与铜环浮离几乎是必然发生的,其机遇率比上述因板材Z方向收缩与銲料不同步者更有过之。

  此时可採微切片法进一步确认其失效模式(FailureMode),或採“微差扫瞄热卡仪,(DifferentialScanningCalorimetry;DSC),针对SAC305各局部銲点去量测出其熔点为何?一旦局部m.P.低于210~C者,即可确知是受到少量的铅或铋,其不良性降低熔点的影响。是故日本客户所偏奸的“锡锌铋”低温銲料,也几乎一定会发生浮裂。

  另一项有关銲点开裂的重要原因,那就是銲点局部区域中少量的铅,可能会变成次大性族群,而与305中的锡及银形成局部性Sn36Pb2Ag的三元合金,其共熔点(EuteCtiCmp)只有177℃,成为銲体最后固化之区域,在强度不足下经常成为开裂的敏感地点。故知銲点由大量的铅与锡组成者,其均匀材料之轫性与强度确实是出自铅的贡献;然而一旦当铅份变成微量之污染时,却反而因材质不均而导至强度不足,工程师们不可不填。

  二、铋污染

  铋污染可能的来源是採用Sn8Zn3Bi(mp191—195℃;日商家电者经常指定使用,如NEC),此波焊(或回焊)銲料之熔点低又便宜,且还可降低含Zn后在溼气中生锈的趋势。另一种銲料SnAgBi者(mp215℃亦有业者使用,不过却脆性较高且也易生鬚。其他铋的来源可能是引脚电镀锡铋合金之可焊性皮膜,亦或另可採共熔合金42Sn58Bi(m.P138℃)之热浸方式所加工之皮膜。此种皮膜之延性不佳脆性却很高,后续弯脚时也容易开裂。由于銲料中有铋时高温中会往铜面移动,造成后续容易开裂的苦恼,于是又只得将垫面改为ENIG处理,但又易惹出黑垫的问题,得不偿失所苦何来?

  一旦怀疑銲点强度不足可能是出自低熔点合金之病灶者,则可利用热差扫瞄卡计(DCS)的方法,针对銲料在升温中热流量突变下找出其熔点。

  三、锡池之铜污染

  SAC305或SAC3807銲料中原始的铜含量分别为0.5%及0.7%bywt,连续波焊操作中板面上的铜份势必会不断的溶入池中。一般经验是铜份上升后总体熔点(mp)也会跟著攀高,但已设定的操作焊温(260—265℃)与行进速度(例如1.0一1.2m/min)下,量产中当然不可任意更改随之起舞。于是在焊温与熔点间之落差变小(亦即操作范围的大小)以致黏度增大,于是板面密距密线之间的搭桥与短路,当然也就如响应斯而逐渐增多。

  而且一旦铜份超出安全上限时(0.9%bywt),则还会在池中形成CuSn,的六角针状结晶。此针状IMC之熔点为415℃,比重为8.28,故在比重为7.44的SAC305池中,静置时当然会成为下沉的泥淖,因而可予以捞除。产线正确的做法是当铜量由原始配方的0.5%或0.7%上升时,所补充添加的銲料则宜改用无铜的SAC300(单价相同),此种只有锡与银合金辅料的添加中,当然就可用以冲淡掉液锡中铜量上升之弊病。不过一旦已经形成了CuSn;的针状IMC者势将无法再能回熔,只能在降温(235℃)与静置(2小时)后从池底予以捞除,这也是目前最好的方法了。否则液锡之流性必定变差而容易短路,且板面銲点也难免会出现针状的外观,量产线应每两週分析一次铜含量才较放心。

  幸好无铅銲料后起之秀的SCN锡铜镍(例如日商NS的商品SN100C),对板面上的溶铜程度比起SAC合金来要减少很多,但也不可超过0.9%(原配方为0.7%),否则銲点强度也将出现问题。此种SCN不但溶铜较缓、价格便宜,而且銲点外观比起SAC来也漂亮很多O不利的是熔点稍高(227℃,幸好焊温到达265—270℃即可量产),加以供应商只受限于曰商NS一家的专利而无法选择。

  四、铁污染。

  当波焊锡池为不锈钢所建造者,其中之铁成份在液态SAC的长期高温中,必定会被锡份攻击而形成FeSn,的针状IMC,并逐渐溶入锡池中(见前图工2),以致造成锡池泵浦中重要组件的受损。最彻底的解决方法就是将锡池与配件全部改成钛合金来建造,才可一劳永逸免除困扰。一旦锡池中液态銲料之铁污染超过0.02%bywt(200ppm)时,则銲点将会呈现砂铄状外表。

客服中心

客服热线

0755-85277895

133-8078-7009


展开客服