69.焊接基礎(chǔ)知識(一)

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1、 目 錄 銲 錫 的 源 起 及 發(fā) 展 WETTING 助 銲 劑 在 銲 接 的 過 程 中 扮 演 的 角 色 沾 錫 過 程 圖 示 介 面 合 金 層 沾 錫 角 的 定 義 銲 點(diǎn) 熱 動(dòng) 態(tài) 平 衡 時(shí) 的 作 用 向 量 銲 點(diǎn) 的 形 狀 標(biāo) 準(zhǔn) 銲 點(diǎn) 圖 示 銲 錫 ： 聖 經(jīng) 亞 賽 亞 書 就 曾 提 到 過 五 千 年 前 ， 美 索 不 達(dá) 米 亞 即 有 銲 錫 證 據(jù) 希 臘 、 羅 馬 和 埃 及 都 曾 發(fā) 現(xiàn) 銲 錫 現(xiàn) 今 工 業(yè) 界 及 電 子 業(yè) 介 大 量 及 廣 泛 使 用 WETTING DEWETTING NONWETTING 油 泥 的

2、盤 子 上 水無 法 均 勻 擴(kuò) 散 ! 助 銲 劑 在 銲 接 過 程 中扮 演 的 角 色 黃 銅 氧 化 物 沾 錫 過 程 圖 示 介 面 合 金 層 沾 錫 角 的 定 義 銲點(diǎn)熱動(dòng)態(tài)平衡的作用向量 rSF是 介 於 液 態(tài) 銲 錫 和 底 材 金 屬 間 的 介 面 張 力 ， rLS是 介 於 固 態(tài) 的 底 材 金 屬 和 氣 態(tài) 助 銲 劑 之 間 的 介 面張 力 。 rLS和 rSF同 時(shí) 沿 著 固 態(tài) 的 底 材 金 屬 表 面 作 用 ，但 方 向 相 反 ， 介 面 能 量 的 大 小 取 決 於 相 關(guān) 物 質(zhì) 間的 先 天 特 性 相 互 作 用 的 結(jié) 果

3、， 不 論 rLS和 rSF所 處 的介 面 間 ， 都 與 一 個(gè) 堅(jiān) 硬 的 表 面 有 關(guān) ， 這 個(gè) 堅(jiān) 硬 的表 面 需 要 大 量 的 能 量 來 改 變 它 的 形 狀 ， 不 像 液 體的 表 面 張 力 一 樣 ， 這 些 介 面 張 力 當(dāng) 單 獨(dú) 存 在 時(shí) ，在 系 統(tǒng) 中 並 不 以 作 用 任 何 物 理 改 變 長 表 示 ， 從 向量 圖 中 ， 我 們 得 到 r SF=rLS+rLF COS. rLF:液 態(tài) 銲 錫 表 面 張 力 在 此 rSF是 液 體 在 固 定 上 擴(kuò) 散 的 力 量 ， 也 就 是 擴(kuò) 散力 或 沾 錫 力 (Spreading

4、or wetting force)。 也 就 是 說 ，如 果 rSF大 於 rLS和 rLF COS 組 合 ， 擴(kuò) 散 (Spreading)或 沾 錫 (Wetting)將 會 發(fā) 生 ， 這 些 力 量 間 的 量 測 ，可 以 從 介 角 角 度 的 大 小 而 獲 得 ， 兩 個(gè) 極 端 的 情況 是 ： 完 全 不 沾 錫 ： 此 時(shí) 的 角 度 =180O 完 全 沾 錫 ： 此 時(shí) 的 角 =0O 當(dāng) 角 10O時(shí) ， 會 發(fā) 生 部 份 沾 錫 這 個(gè) 部 份 沾 錫 的 觀 念 需 要 進(jìn) 一 步 考 慮 ， 尤 其 是如 果 我 們 記 得 在 銲 接 的 系 統(tǒng) 中

5、， 很 少 達(dá) 到 真 正的 平 衡 。 通 常 ， 銲 接 的 時(shí) 間 太 短 而 且 系 統(tǒng) 在 達(dá)到 平 衡 前 就 已 經(jīng) 凝 結(jié) 在 這 個(gè) 例 子 中 ， 沾 錫 角 顯露 了 附 加 的 訊 息 。 銲點(diǎn)的形成 銲點(diǎn)的形狀 標(biāo)準(zhǔn)銲點(diǎn)圖示 錫 鉛 合 金 的 金 相 圖 銲 錫 內(nèi) 雜 質(zhì) 對 銲 錫 的 影 響 鋁 ： 對 銲 錫 影 響 很 大 ， 即 使 在 0.001%的 含 量 下 ，會 降 低 銲 錫 的 黏 著 力 ， 銲 點(diǎn) 表 面 下 不 平 整 ， 且 易受 熱 龜 裂 。 解 決 方 式 ： 儘 量 不 要 使 用 鋁 質(zhì)FIXTURE。 銻 ： 不 算 是

6、銲 錫 內(nèi) 雜 質(zhì) ， 大 部 份 是 銲 錫 製 造 廠 刻意 加 入 ， 加 入 0.3%可 增 加 WETTING能 力 ， 同 時(shí) 可抑 制 TIN PEST。 砷 ： 有 INTERMETALLIC COMPOUNDS生 成 Sn3 AS2及 SnAS呈 長 針 型 結(jié) 構(gòu) 。 不 會 從 裝 配 中 加 入砷 ， 因 此 只 要 多 加 留 意 原 料 即 可 。 鉍 ： 也 不 算 是 銲 錫 內(nèi) 雜 質(zhì) ， 通 常 是 刻 意 加 入 ，會 增 加 銲 錫 的 WETTING能 力 。 鎘 ： 加 速 銲 錫 氧 化 ， 導(dǎo) 致 液 態(tài) 銲 錫SLUGGISHNESS。 當(dāng) 溫

7、 度 緩 慢 下 降 時(shí) ， 錫 爐 底部 有 鎘 的 沉 澱 物 。 銅 ： 有 INTERMETALLIC COMPOUNDS Cu3Sn. Cu6Sn5產(chǎn) 生 ， 呈 六 角 針 尖 型 ， 會 造 成 銲 點(diǎn) 表 面GRITTINESS及 SLUGGISHNESS， 解 決 方 式 ： 儘 量 用 SOLDER MASK蓋 住 不 用 沾 錫 的 銅 面 降 低 銲 錫 溫 度 及 時(shí) 間 定 時(shí) 加 入 新 銲 錫 金 ： 有 INTERMETALLIC COMPOUNDS Au2PB，AuPB2， Au2Sn， AuSn4。 會 造 成 銲 點(diǎn) 的 灰 暗 及REITTINESS，

8、 金 含 量 到 0.2%， 會 造 成 銲 錫 黏 滯而 在 暗 。 鐵 ： 有 INTERMETALLIC COMPOUNDS FeSn及FeSn2產(chǎn) 生 ， 當(dāng) 含 量 達(dá) 到 0.1%會 有 顆 粒 狀 出 現(xiàn) 。 鎂 ： 興 鋁 的 影 響 相 同 有 INTERMETALLIC COMPOUNDS Mg2Sn及 Mg2Pb產(chǎn) 生 ， 通 常 此 問題 較 小 ， 因 裝 配 中 很 少 鎂 金 屬 。 銀 ： 有 INTERMETALLIC COMPOUNDS AgbSn及 Ag3Sn產(chǎn) 生 ， 當(dāng) 超 過 限 量 時(shí) 有 顆 粒 或 疙 瘩 產(chǎn)生 在 銲 點(diǎn) 表 面 ， 當(dāng) 高

9、於 2%， 可 用 冷 卻 方 式 分 離 。 鎳 ： 有 INTERMETALLIC COMPOUNDS Ni3 Sn Ni3 Sn2 Ni3 Sn4產(chǎn) 生 ， 在 一 般 研 究 報(bào) 告 中 沒 有此 類 雜 質(zhì) 的 不 利 報(bào) 導(dǎo) ， 同 時(shí) 鎳 在 銲 錫 中 也 很 少被 發(fā) 現(xiàn) 。 硫 ： 會 影 響 WETTING， 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告 中 提 到 危 險(xiǎn) 界限 在 7 PPM， 通 常 好 的 銲 錫 應(yīng) 在 2-3PPM。 鋅 ： 當(dāng) 含 量 達(dá) 到 0.005%時(shí) 會 造 成 銲 錫 結(jié) 合 性 差 ，呈 顆 粒 狀 ， 固 化 時(shí) 易 脆 裂 ， 因 此 少 量 的 鋅 會

10、造成 很 大 的 問 題 。 對沾錫角的影響 焊 材 與 焊 接 特 性 焊 材 分 類 印 刷 于 QFP上 之 錫 膏1.錫 膏2.錫 條3.錫 線 自 動(dòng) 加 錫 FEEDER中 錫 條 焊 接 特 性1.錫 膏 2.錫 條 3.錫 線 1.溫 度 設(shè) 定 為 ,370 10 .1.140 183 ,6090S2.183 ,6090S3.Peak Temperature,215 10 1. PCBA板 面 溫 度 85 1252.PCBA焊 接 溫 度 250 5 3.PCBA焊 錫 時(shí) 間 25“ 1.140 183 ,6090S2.183 ,6090S3.Peak Tem perat

11、ure,215 10 PCBA板 面 溫 度 85 125 PCBA焊 接 溫 度 250 5 PCBA焊 錫 時(shí) 間 25“ 焊 接 特 性 (Lead free)1.錫 膏 PF-610P2.錫 條 PF-610P3.錫 線 PF-610R 1.溫 度 設(shè) 定 為 ,370 10 .1.175 217 ,217 ,4090S3.Peak Temperature,240 10 1. PCBA板 面 溫 度 110 1502.PCBA焊 接 溫 度 265 10 3.PCBA焊 錫 時(shí) 間 45“ Soak temp 175217 100SecPreheat Melting temp Above 217 4090SecRising slope 3 /Sec Falling slope 3 /SecPeak temp:230250 Temp:110150 Rising time:90120S Rising slope2 /Sec Dwell time:45sPeak temp: 265 10 Falling slope:4 /SecPeak temp:180 結(jié) 束 謝 謝 大 家