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无铅锡膏的应用研究

姚长春  
【摘要】: 随着人类文明的进步,人们的环境意识逐渐增强。当今世界越来越关注铅带来的环境和健康危害。尽管电子行业铅的用量只占世界总铅量中极其微小的一部分,每年只有一万吨的锡铅合金焊料用于这一领域,但是这些焊料几乎没有得到回收,因为大部分的电子垃圾最后都是掩埋在地下,污染地球和水资源。因此研究无铅锡膏在电子封装中的应用具有重要意义。本文结合公司的生产实际,对无铅锡膏和无铅焊接工艺进行了系统研究。本文结果对于无铅锡膏的选择、评估和应用与表面组装技术的无铅化生产有着广泛的指导意义,对电子产品无铅生产具有重要的工程使用价值。 另一方面,电子产品80%左右的缺陷和失效与锡膏相关,因而锡膏的性能对于SMT的生产来说是至关重要的。但是目前市场上各种档次、各种品牌的锡膏有很多,这样,如何选择合适的锡膏,也就是如何对锡膏各方面的性能进行评估就变得很有必要。为了适应完全无铅化的生产和向后兼容无铅元器件,以及无铅PCB板,我们需要对无铅锡膏有一个全面的选择和应用研究。通过研究,选择一种或两种无铅锡膏。 实验表明,无铅锡膏在钢网上的流动性很差,导致沉积面积,体积和高度的最大值和最小值的波动变化十分明显;使用最小引脚间距的零件(比如:IC220)上最大值和最小值的差别很大。从测试的无铅锡膏中可以看到,在垂直于引脚方向上将会导致锡膏的沉积面积,体积和高度的有很大的变化。 通过无铅锡膏的可持续印刷的比较,本文获得了在不变的持续印刷工艺中比较适合的无铅锡膏;锡膏I和O有良好的印刷连续性和可印刷性;在经过200次以上的滚动印刷搅拌后,相比锡膏I和O,锡膏K和H的可印刷性会严重下降并且黏度方面有很大的变化。 研究发现,编号为K和H的无铅锡膏,在连接器SMA的焊点上存在锡量不足的现象,而编号为I的无铅锡膏在连接器SMA上有很好可焊性,在这些测试的PCBA上仅有一个少锡的焊点。编号为K和H的无铅锡膏在封装零件电容C1206和电阻R1206上有更多的锡珠,编号为0的无铅锡膏在使用RSS回流焊曲线时才有锡珠,而编号为I的无铅锡膏有最少数量的锡珠,并且在测试的PCB的焊盘上发现锡膏工有很好的延展性。 使用X-RAY射线检测了无铅锡膏的焊接空洞问题,发现焊接空洞的大小和直径都在可以接受范围内。编号为工的锡膏在使用RTS回流曲线时有很多空洞,但通过PCB处理可以减少这些空洞。实验结果表明,锡膏I和O在使用两种回流焊曲线工艺时,所有的焊接结果都可以接受;在使用RSS回流曲线时,锡膏工有很少的焊接缺陷,而锡膏H相比之下有更多的焊接缺陷;而锡膏K的焊接缺陷则会随着使用RTS回流曲线会增加。 总之,本文通过研究,在现有设备和工艺等不变的情况下,从中找出了适合本公司无铅化生产的无铅锡膏,从而确保了生产工艺和产品的可靠性。


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