SMT全技术—第3集.doc

免洗錫膏標準工藝(二) By Richard R. Lathrop Jr. 　　本文介紹，瞭解一種錫膏在一個特定的應用中將怎樣表現，是達到高效生產率的關鍵。 　　一個廣泛的標準程式應該由一整套量度從印刷到測試的錫膏適用性的試驗組成。本文第一部分討論了印刷與貼裝試驗；第二部分繼續討論標準程式，看看回流焊接和其他諸如測試針的可測試性、粘性和離子色譜分析等試驗。 　　回流　　熔濕(wetting)　　錫膏的可熔濕性、或可焊接性，是一項難以評估的特性，因為在許多情況中的決定是很主觀性的。已經開發一個目標試驗，使用 6-mil 的鐳射切割範本，在一塊多用途的OSP塗層的測試板上的 3 平方英寸的面積上進行接觸印刷(contact print)(圖一)。對每一種錫膏印刷 12 塊板，用 6 種不同的溫度曲線空氣回流焊接兩塊板。　　試樣設計有三種形狀。焊盤產生的線間隔的寬度變化從 8 ~ 24 mil。假設，焊盤之間發生的錫橋數量越多，材料與溫度曲線結合的可焊接性越好。另外，測量 50-mil 圓圈的平均直徑。50-mil 圓圈的擴散一般跟隨焊盤短路的結果，但很少在一個完整的圓上有焊錫擴散。因此，試驗的這部分是唯一主觀性的部分。　　焊盤短路區左邊的小焊盤用作焊錫對諸如小引腳積體電路(SOIC, small outline integrated circuit)焊盤的熔濕情況指示。範本開孔範圍從兩列底部的完整覆蓋(85-mil 長)到頂部的只有23%覆蓋(20-mil 長)。這些焊盤排列完全熔濕越高，可焊性越好，因為隨著焊盤覆蓋的減少，完全熔濕焊盤的困難度增加。 表一、溫度曲線資料 ? 峰值溫度 183度以上時間 35度到固化總時間 預熱斜率35度到回流 預熱時間135~145度 預熱時間145~155度 ? °C 秒 秒 °C/秒 秒 秒 A 260 105 266 N/A 39 113 B 234 77 234 0.67 N/A N/A C 234 77 231 N/A 89 19 D 222 64 150 1.08 N/A N/A E 211 66 217 N/A 30 11 F 219 45 112 1.38 N/A N/A 　　溫度曲線敏感性　　圖二和表一中的曲線在預熱方式上(平坦的保溫與斜線升溫)、峰值溫度、總共的時間和液化上的時間是不同的。圖中曲線A表示一個配方將怎樣與諸如96.5Sn/3.5Ag或95Sn/5Pb高溫合金起作用。曲線F類比的是固定資產有限、運作剛開始時經常使用的、快速的3~4溫區的爐子。通過總結線間隔之間的短路數量，提供一個配方在通過所有6種溫度曲線時的情況。　　相對的“溫度曲線敏感性”也可通過計算單條曲線熔濕結果的標準偏差來計算，然後除以對所有六條曲線所橋接的平均間隔。在曲線之間具有很小的熔濕差異的材料將看作是對溫度曲線不敏感的。　　焊錫結珠/錫球　　雖然很少，錫球(solder balling)一般在免洗配方中是可接受的；但焊錫結珠(solder beading)不行。焊錫結珠通常大到肉眼可以看見，由於其尺寸，更容易從助焊劑殘留物上脫落，引起裝配上某個地方的短路。焊錫結珠不同於錫球有幾個方面： 錫珠(通常直徑大於5-mil)比錫球大。 錫珠集中在離板很底的較大片狀元件的邊上，比如片電容和片電阻1，而錫球在助焊劑殘留物內的任何地方。 錫珠是當錫膏壓在片狀元件身體下和回流期間從元件邊上跑出來而不是形成焊接點的大錫球。 錫球的形成主要是來自回流之前或期間的錫粉的氧化，通常只是一兩個顆粒。 　　沒有對準或疊印的焊錫可能增加錫珠和錫球。　　設計一塊測試板，有一系列的片狀元件焊盤，焊盤之間的間隔尺寸上的變化覆蓋IPC所要求的全部範圍，並超過。為了產生錫珠與錫球和評估改正這兩個常見問題的範本與焊盤設計的解決方案，使用了各種範本開孔設計，對1206、0805和0603尺寸的片狀元件的開孔使用了有意的偏位。　　圖三顯示測試板上1206元件的一部分。對0805和0603元件的測試區域使用了類似的設計邏輯。另外，測試板以不同的溫度曲線回流，該曲線和對熔濕試驗所描述的一樣，以便更加深入地瞭解對一個給定配方的最佳回流曲線。對每個測試板，記錄所有錫珠和錫球的位置，但是為了比較的目的，只報告總的錫珠和錫球。　　殘留物水平　　殘留物水平是另一個通常有主觀性的特性。雖然透明性、顏色和助焊劑的視覺數量影響最終裝配的整體外觀，但這些因素可能實際上與那些保留在板上的、或者弄髒回流爐較冷區域和通風口的殘留物的物理數量無關。由於這個原因，除了視覺外觀的主觀問題之外，殘留物數量是用熱重力分析方法(TGA, thermo-gravimetric analysis)來決定的。　　錫膏的少量樣品慢慢地從室溫加熱到液化