无铅焊锡熔融过程

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1、無鉛銲錫熔融過程觀察與比較《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PCBpad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的吃錫性比較試件名稱Sn-Ag-Cu無鉛銲錫底板銅板：10mm□，厚0.1mm錫膏廠商畫面上方：A公司，畫面下方：B公司銲錫

2、成份畫面上方：Sn-3Ag-0.5Cu，畫面下方：Sn-3Ag-0.5Cu印刷形狀直徑0.6mm，厚0.15mm溫度曲線圖1(a)、(b)爐環境大氣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)Peak溫度240℃A公司銲錫A公司銲錫Peak溫度235℃     (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

3、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?試件名稱2012chip電極鍍層Sn-Pb銲錫A公司銲錫成份Sn-3Ag-0.5Cu無鉛銲錫銲錫的印刷形狀1.3mm×0.7mm，厚0.15mm溫度曲線圖1(a)爐環境大氣 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

4、與Sn電極鍍層的吃錫性如何?表3Sn-3Ag-0.5Cu無鉛銲錫與Sn電極鍍層試件名稱2012chip電極鍍層Sn銲錫廠商A公司銲錫成份Sn-3Ag-0.5Cu無鉛銲錫銲錫印刷形狀1.3mm×0.7mm，厚0.15mm溫度曲線圖1(a)爐環境大氣照片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

5、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4Sn-Zn系無鉛銲錫在不同O2濃度中的吃錫性比較試件Sn-Zn系無鉛銲錫底板銅板：10mm□，厚0.1mm銲錫廠商畫面1~4：A公司Sn-8.1Zn-3.1Bi(熔點：197℃)銲錫的印刷形狀直徑0.6mm，厚0.15mm溫度profile圖2(a)爐環境畫面1：100ppmO2濃度畫面2：5,000ppm畫面3：50,000ppm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

6、供了100ppmO2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5QFP零件腳踝fillet形成過程試件QFPIC腳pitch0.65mm腳鍍層Sn-Pb銲錫廠商B公司銲錫成份Sn-3Ag-0.5Cu無鉛印刷形狀厚0.15mm溫度曲線圖1(d)爐環境大氣照片3QFP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

7、  (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6BGA的球腳銲接狀況試件BGA包裝試件尺寸45mm□球腳距0.8mm球徑ψ0.4mm球腳成份一般Sn-Pb共晶銲錫銲錫廠商C公司銲錫成份一般Sn-Pb共晶銲錫溫度曲線圖4(a)爐環境N2，含氧量500ppmBGA銲錫溫度曲線(Sn-Pb)