SMT相关知识讲解

一、SMT部分相关工艺及知识讲解此次主要针对锡膏印刷、ICT测试、Void及锡须等方面的相关知识进行交流。具体归纳如下：1.SolderPastePrint锡膏印刷主要从锡膏粘刮刀并易导致锡膏漏印的角度来讲，分以下几个方面：锡膏方面：1）锡膏流变性不佳，致使锡膏无法顺利流入网孔。这和锡膏的粘度高、颗粒大及助焊剂含量低有关。2）锡膏的稳定性差，性能下降。由锡粉颗粒和助焊剂发生化学反应而形成锡膏块。这和锡膏的稳定性不佳和粘度高有关。网板开口：网板开口形状不佳，孔壁不够光滑等都可能导致锡膏漏印量不足及成形不佳。2.ICTTestICT测试ICT测试误判率大小主要和ICT测试针的性能、测试精度及锡膏助焊剂残留物的性能等方面有关。锡膏残留物较多且较坚硬，ICT测试针无法穿透松香残留物，易导致ICT测试时误判甚至无法测试，给ICT测试带来极大的困扰！图片如下所示：Print、ICTTest、VOID、Whiskeer3.Void空洞由于无铅锡膏的表面张力比有铅大，因此无铅导入后，BGA/CSP焊点的Void越来越受关注。☆BGA/CSP焊点内的Void分为两种：焊点内部和交界面处，如下图所示：☆业内普遍采用的BGA/CSP焊点Void含量的标准如下：面积百分比（Area%）☆Void量的多少主要和以下几个因素有关：1）表面张力的大小由于表在张力较大，气泡无法及时溢出而导致在焊点内形成Void。各合金的表面张力大小如下图所示：注：通常认为有N2保护的回流环境Void的量会减少的观念是错的，其实Void量反而会增多。这是因为SnO（表面张力）Sn（表面张力），在N2保护的环境下没有焊锡表面没有氧化层存在，而氧化层可以降低表面张力。2）助焊剂气体的挥发助焊剂主要由树脂、溶剂、反应物、活性剂等组成，而在焊接过程中，大部分的溶剂、少量的活性剂等都挥发出去，而在焊点内部产生Void。3）助焊剂助焊剂保留在焊球内，易形成Void。4）焊接过程中反应产生的气体挥发出来而产生Void。主要的反应过程如下：5）PCB板受热后挥发出来的气体PCB板受潮，受热后气体挥发出来，而在焊点内产生Void。在空气中放置的PCB超过一定的时间必须进行烘烤，就可以有效解决这一问题。6）润湿性不好如果润湿效果不好的话，就容易产生Void。此时应检查PCB或锡膏的状况。7)Re-flow回流条件峰值温度和回流时间根据不同的产品和元件类型来设定。一般来说，较长的预热时间对减少Void的量是有好处的。4.Whisker锡须1）锡须的定义：☆面积比（长度/直径）应当超过2☆长度大于10um2）锡须分类☆NODULE（WN）：长度小于直径，有时也叫“Mound”☆COLUMN（WC）：长度大约2—10倍的直径，呈线状。☆FILAMENT(WF)：长度大于10倍的直径☆SPIRAL（WS）：既不属于WC也不属于WF，呈弯曲状。☆NODULE+FILAMENT（WNF）：由WN而不是镀层表面产生的。3）锡须的生长机制☆来自镀层设计（表面和内部母材）、元件端头的结构和设计和使用环境之间相互作用产生内部应力，因而促进了锡须的生长。☆锡在这些内部应力的作用下重结晶而产生锡须，通过作用在锡镀层上的内部应力而促进生长。重结晶的温度应当在0-25度。以下为在不同温度下产生锡须的时间：☆镀层内部应力来自于：发光材料、铜和锡交界处Cu6Sn5结晶的生长、表面镀层的氧化及母材和镀层之间的热膨胀系数不同。☆来自于外部机制的应力：如引脚弯脚处☆上述几种应力很少同时发生，有时会相互抵消，所以锡须的生长过程是极其复杂的。4）锡须产生的原因分析☆锡度层的种类：较亮（Bright）的锡镀层内部应力较大。☆母材种类：镀层和母材之间结成金属间化合物，使体积增大而增加内部应力。如果母材含有的杂质发生扩散也会增大内部应力。☆氧化：Sn镀层氧化生成SnO2,SnO2=1.4*Sn，体积增大，而产生内部应力。☆变形挤压：如元件弯脚处的变形挤压易产生内部应力。☆热膨胀：母材和镀层之间的热膨胀系数不一样，当温度升高时易产生内部应力。☆电子迁移：电子迁移易产生锡须，特别是在较高的温度和较大的电流下。5）锡须的测试条件：☆室温条件下：母材为Cu和Sn镀层之间产生锡须的风险。一般条件下生成Cu6Sn5。如果同时有Cu6Sn5和Cu3Sn产生，则两者的应力可以相互抵消。测试条件为：30℃/60%RH/4000hr。在室温条件下，锡须的生长和时间的关系如下：母材：Cu（99。96%）☆高温和高湿条件下：主要检验Sn镀层氧化的风险。SnO2=1.4*Sn，增大了内部应力。测试条件：55℃/85%RH/2000hr。☆冷热冲击实验：母材和镀层之间的热膨胀系数不一样，测试条件：-40℃/85℃/1000cycle锡须的生长机制图6)对策◇热处理：电镀完，进行热处理，150度/1H◇合金：Sn-X(Sn-Bi,Sn-Cu,Sn-Ag)◇光亮度：无光的镀层比有光的好◇镀层厚度：常用厚度应当在2-3um，厚一点更好。◇基材：避免用Cu作为基材7）扰性板Connector，在外部应力的作用下挤压变形，易产生锡须。