smt工艺技术基础之认识半导体元器件封装技术 （三）

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1、SMT工艺技术基础之认识半导体元器件封装技术（三）

2、第1焊接材料的润湿性和可焊性　　抛开焊接机理讨论可焊性是没有结果的。焊接技术属于冶金连接的范畴，它通过熔融的金属焊料润湿两个要紧密结合在一块的金属基材表面，随后焊料凝固并形成连接两个表面的焊点。显然在焊接过程中，被焊接的基材是不会熔化的，焊接发生在两个金属基材与焊料之间的接触面上，而且与金属基材的润湿性和可焊性紧密相关。虽然说被焊接的金属基材不会熔化，但是，如果金属基材或其表面会熔于熔融的焊料中，那么在焊点上会形成复杂的合金化合物；反之，焊料和金属基材之间形成一定比例的金属间化

3、合物。焊点是一种合金，在焊接过程中不会发生化学反应。　　为了充分把握焊接的机理，我们必须去理解润湿过程的热力学问题。但是，如果仅仅想知道什么是润湿和可焊性，就不必去理会热动力的问题了。润湿性和可焊性是度量A究竟有多么喜欢B的一个简单的方法。我们可以用滴在玻璃表面的水滴来说明润湿性或可焊性的含义，见图1。　　如果玻璃表面上有油污，水滴讨厌玻璃表面，它就会收缩成一个圆球，理想状态下，水滴与玻璃表面之间是“点”接触的。我们把水滴与玻璃表面之间的点处的切线与玻璃表面之间的夹角称作两面角或湿润角，显然，当水滴非常讨厌玻璃表面时，湿润角为1

4、80度（点接触）。当水滴喜欢玻璃表面时，二者就显得非常亲密，水滴会均匀的铺开，紧密的附着在玻璃表面，此时水滴与玻璃是“面”接触的，理想状态下，湿润角为0度。　　润湿和可焊性与物体表面的表面能密切相关，当物体表面干净而且活性很强，其润湿和可焊性就好，当物体表面的脏物和油污都被去除掉，并且没有氧化物存在时，其润湿和可焊性会大大提升，因此，为了获得高的可焊性，就应该选择容易被焊料润湿的材料，并保持表面清洁。　　可焊性测试　　可焊性测试是质量保证的重要手段，虽然说可焊性测试是一个简单的过程，但是如果对可焊性理解的不够透彻，就很容易出现问

5、题。如果熔融的焊料在金属表面留下一层连续、持久和稳定的薄膜，我们就认为焊料润湿了金属表面。润湿是一种“表面”现象，它依赖于表面的清洁度。金属表面的清洁度依赖于Flux的活性强度，Flux协助焊料对表面进行清洁从而提高表面的可焊性。　　但是，通常Flux都是活性相对较弱的松香基助焊剂，其活性强度是有限的，因为过多、过强的Flux残留可能会引起电流泄漏。为了提高或保护可焊性，并尽量降低采用高活性的Flux，一般采用电镀工艺在本身可焊性不好或容易失去光泽的金属表面镀上一层可焊性很好的薄膜。　　测试的目的是为了确立一个可焊性边界线，在这

6、个边界线上，似乎具有良好的可焊性，但它将会迅速恶化。为了确保边界线的准确性，在满足要求的前提下，应采用活性最低的Flux和最低的温度-时间。　　对于简单的测试方法，在测试过程中，要用到水白松香助焊剂和锡罐。被测试的表面经过助焊剂处理后在锡罐中浸泡3～4s，锡罐温度保持在500F（约283℃）左右；粘在测试表面的锡凝固以后，洗掉残留在表面的助焊剂，然后对其视觉检查，一般目检时不需要对测试面进行放大，当然也可以5～10×低倍放大后检查。一般允许的未沾锡面积不应该超过整个测试表面的5％，同时未沾锡面不能集中在一个地方。　　更为细致的测

7、试方法可以参考国家或行业标的相关准。ElectronicIndustriesAssociation(EIA)TestMethodRS17814详细规定了元器件引线或管脚的可焊性测试方法，该标准类似于MilitarySpecifi-cation202，Method208。该测试方法中有一个特制的浸锡装置，它可以保证在不同测试中具有相同的浸锡比率和浸锡时间，见图2。　　EIAspecificationRS319和IPCstandardS801都详细阐述了PCB的可焊性测试方法。把PCB用温和的Flux处理以后，沿着PCB的一边将其垂

8、直切入锡罐中（预先设定好温度和时间），待锡凝固后，洗掉Flux残留，然后目测PCB的润湿性。可以用类似的方法测试元器件管脚、引线，接线端子等表面的润湿性，可以参照EIAStandardRS178A，SolderabilityTestStandard和MIL-STD-202CMethod208A，Solderability。整个测试过程最好用设备自动完成，也可以用人工完成。由于润湿性检查要靠人工目检来判断好坏，所以必须为操作人员提供必要的样品，包括润湿良好的、处于润湿边界线的以及润湿不良的样品。同时锡罐的温度、加助焊和清洗助焊剂的

9、过程、焊料的纯净度都要严格控制。　　锡球测试是在欧洲非常流行的一种测试方法，InternationalElectrochemicalmissionPublication68-2TestT，Solderability对测试方法有细致的说明。它为元器件管脚和金属引线