再流焊工藝中有鉛焊料焊接有鉛和無鉛元器件的混裝工藝
發(fā)布時(shí)間:2014/5/28 20:53:40 訪問次數(shù):679
目前,我國軍工等高可靠電子產(chǎn)品普遍存在有鉛和無鉛元器件混裝焊接的現(xiàn)象,即:OP113F采用有鉛焊料焊接有鉛和無鉛元器件的混裝工芝,簡稱“混裝焊接”。
1.混裝焊接機(jī)理
采用有鉛焊料焊接有鉛和無鉛元器件的混裝焊接中有兩種情況:
①有鉛焊料與有鉛元件焊接。其焊接過程、焊接機(jī)理與Sn-37Pb焊接是完全相同的,金屬間結(jié)合層(IMC)的主要成分是Cu6Sn5和Cu3Sn。相容性很好。
②有鉛焊料與無鉛元件焊接。其焊接機(jī)理與Sn-37Pb焊接是基本相同的。但由于無鉛元件焊端鍍層非常復(fù)雜,除了鍍Sn、Sn-Ag-Cu、Ni-Au、Ni-Pd-Au外,還有鍍Sn-Cu、Sn-Bi等合金層(見第1章,表1-3),Sn-Pb焊料與不同金屬焊接時(shí)可能發(fā)生不相容的情況,影響町靠性。
2.混裝焊接的主要特點(diǎn)及可能發(fā)生相容性問題
混裝焊接是采用傳統(tǒng)的Sn-37Pb焊料,被焊接的元件既有有鉛元件又有無鉛元件。有鉛焊料焊接無鉛元器件時(shí),Sn-Pb焊料的熔點(diǎn)183℃,無鉛元件焊端鍍層Sn熔點(diǎn)為232℃,無鉛BGA焊球Sn-Ag-Cu熔點(diǎn)217℃。由于無鉛元件焊端鍍層和焊球的熔點(diǎn)高于Sn-Pb焊料的熔點(diǎn),因此,再流焊時(shí)需要提高焊接溫度10~15℃,復(fù)雜的組裝板焊接溫度可能還要高一些;有鉛焊料焊接有鉛元器件時(shí),雖然材料和熔點(diǎn)溫度都是相容的,但由于焊接溫度提離了,高溫可能損壞有鉛元器件和PCB基板。
有鉛、無鉛混裝焊接可能發(fā)生相容性問題如下所述。
①鍍Sn元件的Sn須問題。
②高溫可能損壞元器件封裝體及內(nèi)部連接。
③高溫對(duì)潮濕敏感元件的不利影響。
④高溫可能損壞PCB。
⑤Sn-Pb焊料合金與無鉛元件焊端鍍層(Sn-Bi元件)不相容。
⑥Sn-Pb焊料合金與無鉛PBGA、CSP焊球合金不相容。
⑦各種工藝之間的不相容性。
⑧各種助焊劑之間的不相容性。
根據(jù)以上分析,要求混裝焊接的產(chǎn)品從設(shè)計(jì)開始就要考慮到混裝的相容性和可靠性,并把1藝做得更細(xì)致一些。
目前,我國軍工等高可靠電子產(chǎn)品普遍存在有鉛和無鉛元器件混裝焊接的現(xiàn)象,即:OP113F采用有鉛焊料焊接有鉛和無鉛元器件的混裝工芝,簡稱“混裝焊接”。
1.混裝焊接機(jī)理
采用有鉛焊料焊接有鉛和無鉛元器件的混裝焊接中有兩種情況:
①有鉛焊料與有鉛元件焊接。其焊接過程、焊接機(jī)理與Sn-37Pb焊接是完全相同的,金屬間結(jié)合層(IMC)的主要成分是Cu6Sn5和Cu3Sn。相容性很好。
②有鉛焊料與無鉛元件焊接。其焊接機(jī)理與Sn-37Pb焊接是基本相同的。但由于無鉛元件焊端鍍層非常復(fù)雜,除了鍍Sn、Sn-Ag-Cu、Ni-Au、Ni-Pd-Au外,還有鍍Sn-Cu、Sn-Bi等合金層(見第1章,表1-3),Sn-Pb焊料與不同金屬焊接時(shí)可能發(fā)生不相容的情況,影響町靠性。
2.混裝焊接的主要特點(diǎn)及可能發(fā)生相容性問題
混裝焊接是采用傳統(tǒng)的Sn-37Pb焊料,被焊接的元件既有有鉛元件又有無鉛元件。有鉛焊料焊接無鉛元器件時(shí),Sn-Pb焊料的熔點(diǎn)183℃,無鉛元件焊端鍍層Sn熔點(diǎn)為232℃,無鉛BGA焊球Sn-Ag-Cu熔點(diǎn)217℃。由于無鉛元件焊端鍍層和焊球的熔點(diǎn)高于Sn-Pb焊料的熔點(diǎn),因此,再流焊時(shí)需要提高焊接溫度10~15℃,復(fù)雜的組裝板焊接溫度可能還要高一些;有鉛焊料焊接有鉛元器件時(shí),雖然材料和熔點(diǎn)溫度都是相容的,但由于焊接溫度提離了,高溫可能損壞有鉛元器件和PCB基板。
有鉛、無鉛混裝焊接可能發(fā)生相容性問題如下所述。
①鍍Sn元件的Sn須問題。
②高溫可能損壞元器件封裝體及內(nèi)部連接。
③高溫對(duì)潮濕敏感元件的不利影響。
④高溫可能損壞PCB。
⑤Sn-Pb焊料合金與無鉛元件焊端鍍層(Sn-Bi元件)不相容。
⑥Sn-Pb焊料合金與無鉛PBGA、CSP焊球合金不相容。
⑦各種工藝之間的不相容性。
⑧各種助焊劑之間的不相容性。
根據(jù)以上分析,要求混裝焊接的產(chǎn)品從設(shè)計(jì)開始就要考慮到混裝的相容性和可靠性,并把1藝做得更細(xì)致一些。
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