無鉛銲錫熔融過程
觀察與比較(转)
《熔融過程觀看的標的物》
(1)溫度profile不同時，Sn-Ag-Cu無鉛銲錫的吃錫性比較。
(2)Sn-Ag-Cu無鉛銲錫&Sn-Pb鍍層電極之小Chip零件銲接過程。
(3)Sn-Ag-Cu無鉛銲錫&Sn鍍層電極之小Chip零件銲接過程。
(4)Sn-Zn系無鉛銲錫在不同O2濃度下的吃錫性比較。
(5)QFP包裝之零件腳在PCB
pad上，銲接時腳踝部份fillet
之成長過程。
(6)BGA包裝之錫球熔融過程。
《說明》
＜1＞
表1.不同溫度profile的吃錫性比較
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試件名稱
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Sn-Ag-Cu無鉛銲錫
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底板
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銅板：10mm□，厚0.1mm
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錫膏廠商
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畫面上方：A公司，畫面下方：B公司
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銲錫成份
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畫面上方：Sn-3Ag-0.5Cu，畫面下方：Sn-3Ag-0.5Cu
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印刷形狀
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直徑0.6mm，厚0.15mm
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溫度曲線
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圖1(a)、(b)
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爐環境
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大氣 |
Sn-Ag-Cu無鉛銲錫
溫度Profile不同吃錫性不同例：
A公司推薦的溫度曲線
B公司推薦的溫度曲線
(a)
(d)
A公司銲錫
A公司銲錫
(b)
B公司銲錫
(e) B公司銲錫
良好
吃錫不夠
有錫珠
良好
凝固後 (c)
凝固後(f)
【結語】各家公司所推薦的溫度profile對自家的銲錫皆沒問題。另外，再拿第3家來比較，即使成份相同，預熱溫度&Peak溫度不同，結果仍不同，此時可斷言各家的flux才是主要因素。
＜2＞
小chip電極表面鍍層不同材質對無鉛銲錫之吃錫性又如何?
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試件名稱
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2012 chip
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電極鍍層
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Sn-Pb
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銲錫
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A公司
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銲錫成份
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Sn-3Ag-0.5Cu無鉛銲錫
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銲錫的印刷形狀
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1.3mm×0.7mm，厚0.15mm
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溫度曲線
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圖1(a)
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爐環境
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大氣 |
照片
1 (2)的連續動作
Sn-Ag-Cu無鉛銲錫與Sn-Pb電極鍍層小chip零件。
(a) 電極熔融前181℃
(b)電極熔融後190℃
(c)銲錫開始熔融219℃
(d)銲錫熔融中223℃
(e)peak溫度240℃
(f)凝固後217
℃
【結語】Sn-Pb電極鍍層先熔，而後無鉛銲錫與其相熔，結果良好。
(3)無鉛銲錫與Sn電極鍍層的吃錫性如何?
表3 Sn-3Ag-0.5Cu無鉛銲錫與Sn電極鍍層
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試件名稱
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2012 chip
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電極鍍層
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Sn
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銲錫廠商
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A公司
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銲錫成份
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Sn-3Ag-0.5Cu無鉛銲錫
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銲錫印刷形狀
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1.3mm×0.7mm，厚0.15mm
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溫度曲線
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圖1 (a)
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爐環境
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大氣 |
照片2 ＜3＞的連續動作
(a)Sn-Ag-Cu熔融前217℃
(b)Sn-Ag-Cu熔融中221℃
(c)Sn-Ag-Cu銲錫向上爬升225℃
(d)Sn電極鍍層熔融237
℃
(e)Sn電極鍍層熔融終了239℃
(f)凝固後223
℃
《結語》無鉛銲錫與Sn兩者相熔融得很好。但另外觀看234℃~236
℃時，Peak溫度為235℃，Sn電極鍍層熔融得不充分。故
為求電極鍍層也要充分熔融，得保持
Peak溫度。
＜4＞
表4 Sn-Zn系無鉛銲錫在不同O2濃度中的吃錫性比較
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試件
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Sn-Zn系無鉛銲錫
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底板
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銅板：10mm□，厚0.1mm
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銲錫廠商
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畫面1~4：A公司
Sn-8.1Zn-3.1Bi(
熔點：197℃
)
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銲錫的印刷形狀
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直徑0.6mm，厚0.15mm
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溫度profile
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圖2(a)
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爐環境
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畫面1：100 ppm
O2濃度
畫面2：5,000
ppm
畫面3：50,000
ppm
畫面4：大氣 |
(a)
(b) Sn-Zn銲錫熔融前
(c) Peak溫度(熔融)
畫面1：良好
畫面2：有錫珠
畫面3：少部份未熔
畫面4：未熔部份多
(d)凝固後
《結語》銲錫廠商提供了100ppm O2濃度下較佳之建言，故畫面1效果好。就組裝基板而言，有些零件的銲接點也有可能處在
5,000ppm下，不是嗎?另外，O2濃度50,000ppm, 未熔部份實際係由內層熔融向外沸騰之現象。所以，將來無鉛導入時，遇上未熔現象的話，應該先確認
”未熔的發生過程”
才是。
＜5＞
表5 QFP零件腳踝fillet形成過程
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試件
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QFP IC
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腳pitch
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0.65mm
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腳鍍層
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Sn-Pb
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銲錫廠商
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B公司
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銲錫成份
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Sn-3Ag-0.5Cu無鉛
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印刷形狀
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厚0.15mm
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溫度曲線
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圖1 (d)
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爐環境
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大氣 |
照片3 QFP腳踝fillet生成過程(Sn-Ag-Cu無鉛銲錫)
218℃
236℃
(a)熔融中
195℃
(b)
Peak溫度
(c)凝固後(
腳踝fillet完成
)
《結語》由於腳鍍層先熔，無鉛銲錫後熔，故吃錫性良好。不過
要注意，QFP置件不當，則腳踝的fillet必不佳。
＜6＞表6 BGA的球腳銲接狀況
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試件
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BGA包裝
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試件尺寸
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45mm□
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球腳距
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0.8mm
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球徑
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ψ0.4mm
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球腳成份
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一般Sn-Pb共晶銲錫
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銲錫廠商
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C公司
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銲錫成份
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一般Sn-Pb共晶銲錫
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溫度曲線
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圖4
(a)
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爐環境
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N2
，含氧量500ppm |
BGA銲錫溫度曲線(Sn-Pb)
211℃
(a)
214℃
(b)錫膏熔融中
(c)錫膏熔融完成，正向錫球腳爬升中
219℃
(d)球腳熔融同時，自我拉移定位，*後互熔結束
《結語》雖然錫膏與BGA腳用相同的共晶成份，由於熱含量不
同，導致熔融有時間差。BGA本身皆有自我拉移定位
的效果，故置件稍偏移仍可接受。