1、學(xué)校代碼：10289分類號(hào):TP306密級(jí):公開半導(dǎo)體元器件的可焊性測(cè)試方法研究許峰學(xué)號(hào):103030013江蘇科技大學(xué)碩士學(xué)位論文（工程碩士）半導(dǎo)體元器件的可焊性測(cè)試方法研究研究生姓名許峰導(dǎo)師姓名朱志宇申請(qǐng)學(xué)位類別工程碩士學(xué)位授予單位江蘇科技大學(xué)學(xué)科專業(yè)一電子與通信工程論文提交日期2013年5月19日江蘇科技大學(xué)研究方向半導(dǎo)體可靠性研究論文答辯日期2014年3月16日答辯委員會(huì)主席2014年3月14日分類號(hào)：TN306密級(jí):公開學(xué)號(hào)：103030013工學(xué)碩士學(xué)位論文（工程碩士）半導(dǎo)體元器件的可焊性測(cè)試方法的研究學(xué)生姓名許峰指導(dǎo)教師朱志宇教授江蘇科技大學(xué)二O一四年三月AThesisSubmi

2、ttedinFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringSemiconductorcomponentsofthesolderabilitytestmethodresearchSubmittedbyXufengSupervisedbyProfessorZhuzhiyuJiangsuUniversityofScienceandTechnologyMarch,2014論文獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)

3、發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得江蘇科技大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。學(xué)位論文作者簽名：日期:學(xué)位論文使用授權(quán)聲明江蘇科技大學(xué)有權(quán)保存本人所送交的學(xué)位論文的復(fù)印件和電子文稿，可以將學(xué)位論文的全部或部分上網(wǎng)公布，有權(quán)向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交并授權(quán)其保存、上網(wǎng)公布本學(xué)位論文的復(fù)印件或電子文稿。本人電子文稿的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容一致。除在保密期內(nèi)的保密論文外，允許論文被查閱和借閱。研究生簽名：導(dǎo)師簽名:日期:日期:摘要摘要隨著半導(dǎo)體技術(shù)的迅速發(fā)展，電子產(chǎn)品的已進(jìn)入各行各業(yè)，涉及航空航天、機(jī)械制造、電子

4、商務(wù)等，可以說，我們大家的生活已無法離開電子產(chǎn)品。可焊性測(cè)試是電子產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程中檢驗(yàn)產(chǎn)品可焊接性能的一種必要手段。產(chǎn)品引線的焊接性能將直接影響到產(chǎn)品的使用，嚴(yán)重的焊接不良甚至?xí)绊懙秸麢C(jī)的可靠性。而且此類不良很多是間歇性的，有時(shí)會(huì)影響維修人員對(duì)故障的判斷，造成一些不必要的損失。本文著重介紹了各類可焊性測(cè)試方法在元器件生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用，以及使用方法中的一些關(guān)鍵點(diǎn)。通過在工作中的實(shí)際應(yīng)用，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)的要點(diǎn)和產(chǎn)品的特點(diǎn)，在不違背標(biāo)準(zhǔn)的情況下，針對(duì)各類不同的產(chǎn)品，使用不同的測(cè)試方法進(jìn)行檢測(cè)，這樣能更有效的反應(yīng)產(chǎn)品的可焊接性能。特別是針對(duì)一些短引腳、無引腳產(chǎn)品，如何使用合適的方法，甚至說使用更有說服力

5、的潤(rùn)濕法來進(jìn)行檢測(cè)。這些方法的研究，將有利于封裝廠在生產(chǎn)過程中改進(jìn)產(chǎn)品電鍍品質(zhì)的檢測(cè)方法，能更快、更有效的發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的電鍍?nèi)毕荩皶r(shí)調(diào)整生產(chǎn)工藝的，提高產(chǎn)品質(zhì)量，滿足客戶的需求。關(guān)鍵詞：可焊性；方法；標(biāo)準(zhǔn)；半導(dǎo)體元器件AbstractAbstractWiththerapiddevelopmentofsemiconductortechnology,electronicproductshasenteredintoallwalksoflife,involvedinaerospace,mechanicalmanufacturing,electroniccommerceandsoon,inotherwor

6、ds,ourlifecannotleavetheelectronicproducts.Solderabilitytestisanecessarymeantoinspecttheproductsolderabilityduringtheelectronicproductmanufacturingprocess.Thesolderabilityoftheleadwilldirectlyaffecttheproductusing;seriousbadsolderingmayevenaffectthereliabilityofthemachine.Andsuchbadsolderingisinterm

7、ittent;sometimesitwillaffectmaintenancepersonnel?judgmentforfault,causingsomeunnecessaryloss.Thisarticleemphaticallyintroducesthepracticalapplicationofallkindsofsolderabilitytestmethodsintheproductionofcomponents,andsomekeypointsinusingthemethods.Throughpracticalapplication,combiningthemainpointsoft

8、hestandardandthecharacteristicsoftheproducts,underthecaseofwithoutviolatingthestandard,forallkindsofdifferentproducts,usingdifferenttestingmethodscanreflectthesolderabilitymoreeffective.Especiallyforsomeshortpinandnopinproducts,howtotestbytherightmethodormorepersuasivewettingmethod?Theresearchofthes

9、emethodswillbeofconduciveforpackagingfactorytoimprovethedetectionmethodofimprovingproductselectroplatingqualityintheprocessofproduction,andcanfindplatingdefectsofproductfasterandmoreeffectivetoadjusttheproductiontechnology,improveproductquality,andmeetcustomerdemandtimely.Keywords:Solderability,Meth

10、ods,Standard,SemiconductorcomponentsII目錄目錄摘要IAbstract口第1章緒論11.1 課題研究的目的和意義11.1.1 課題背景1.1.1.2 目的和意義2.1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀21.2.1 課題來源2.1.3 課題的主要研究?jī)?nèi)容4第2章半導(dǎo)體元器件的可焊性描述62.1 可焊性描述62.2 測(cè)試可焊性的幾種主要方法62.2.1 可焊性測(cè)試前處理7.2.2.2 助焊劑的使用9.2.2.3 焊料的使用102.2.4 槽焊法1.12.2.5 電烙鐵法1.22.2.6 潤(rùn)濕稱量法1.32.3 本章小結(jié)17第3章小型短管腳產(chǎn)品使用潤(rùn)濕稱量法測(cè)試183.1 小型

11、短管腳產(chǎn)品的定義183.2 設(shè)備介紹183.3 SOT-23產(chǎn)品的測(cè)試193.3.1 SOT-23封裝介紹1.93.3.2 潤(rùn)濕稱量法對(duì)SOT-23產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試203.4 本章小結(jié)22第4章無外引腳產(chǎn)品的測(cè)試234.1 無外引腳產(chǎn)品介紹234.2 槽焊法測(cè)試244.3 潤(rùn)濕稱量法測(cè)試254.4 本章小結(jié)26第5章基板封裝產(chǎn)品的測(cè)試275.1 基板封裝介紹275.2 槽焊法對(duì)基板封裝進(jìn)行測(cè)試275.3 電烙鐵法進(jìn)行補(bǔ)充測(cè)試295.4 本章小結(jié)29結(jié)論30江蘇科技大學(xué)碩士論文參考文獻(xiàn)31致謝33第1章緒論第1章緒論1.1 課題研究的目的和意義1.1.1 課題背景1947年晶體管發(fā)明的同時(shí)，也開創(chuàng)了

12、半導(dǎo)體封裝的歷史。封裝在滿足器件的電、熱、光、機(jī)械性能的基礎(chǔ)上解決了芯片與外電路互聯(lián)的問題，對(duì)電子系統(tǒng)的小型化、可靠性和性價(jià)比的提高起到了關(guān)鍵作用。進(jìn)入21世紀(jì)以來，中國(guó)電子信息產(chǎn)品制造業(yè)加快了發(fā)展步伐，每年都以20%以上的速度高速增長(zhǎng)，成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，整體規(guī)模連續(xù)幾年居全球第2位，全球目前67%的電子產(chǎn)品在中國(guó)生產(chǎn)。隨著中國(guó)電子制造業(yè)的高速發(fā)展，中國(guó)的SMT技術(shù)及產(chǎn)業(yè)也同步迅猛發(fā)展，整體規(guī)模也居世界前列。隨著電子信息工業(yè)的全面發(fā)展和不斷升級(jí)，電子元器件的應(yīng)用已經(jīng)逐步滲透到各行各業(yè)；隨著歐盟推出的ROHS指令全面實(shí)施，半導(dǎo)體元器件必須使用無鉛電鍍，SMT行業(yè)也全面推出無鉛焊接；隨著SM

13、T技術(shù)在計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信、消費(fèi)類電子以及汽車電子等產(chǎn)品中的廣泛應(yīng)用，元器件的片式化率雖已超過60%50年前，每個(gè)家庭只有約5只有源器件，今天已擁有超過10億只以上的晶體管了。所以說，半導(dǎo)體電子產(chǎn)品封裝已與國(guó)計(jì)民生的關(guān)系越來越緊密，其重要性已不言而喻。作為電子產(chǎn)品組裝的第一道工序，焊接的重要性也就非常大。器件引線的可焊性直接影響整機(jī)的可靠性和穩(wěn)定性。在整機(jī)的成千上萬個(gè)焊接點(diǎn)中，只要有一個(gè)是虛焊或脫焊的，整臺(tái)機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)就會(huì)不正常，甚至停止。造成虛焊或脫焊的因素很多，主要是半導(dǎo)體元器件引線可焊性差。電子產(chǎn)品的裝配焊接工藝中，若線路板、元器件可焊性不良量將直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量，將加大質(zhì)檢人員的工作量并產(chǎn)

14、生大量返修，造成人力財(cái)力的浪費(fèi)，一些隱形的焊接問題比如假焊、虛焊和焊接強(qiáng)度差等，將直接帶來產(chǎn)品可靠性問題。可焊性測(cè)試通過對(duì)來料進(jìn)行可焊性方面的測(cè)試，量化評(píng)估被測(cè)樣品的可焊性優(yōu)劣，直接對(duì)來料是否可投入于生產(chǎn)或經(jīng)過工藝窗口的調(diào)整后方能投入生產(chǎn)提供指導(dǎo)。對(duì)于元器件批次來料，但由于產(chǎn)量小導(dǎo)致存放時(shí)間長(zhǎng)的工廠，可焊性測(cè)試更具意義，可在元器件使用前對(duì)其進(jìn)行可焊性評(píng)估，以確定此批元器件的使用是否會(huì)導(dǎo)致焊接質(zhì)量問題的發(fā)生。對(duì)元器件生產(chǎn)廠商來說，正確的可焊性測(cè)試方法可以正確評(píng)估產(chǎn)品的可焊性，保證出貨的產(chǎn)品在客戶那里不會(huì)因?yàn)榭珊感缘膯栴}而退貨。如果使用單一的可焊性測(cè)試方法可能無法對(duì)各種不同封裝類型的產(chǎn)品進(jìn)行準(zhǔn)確江

15、蘇科技大學(xué)碩士論文的可焊性評(píng)估。可焊性測(cè)試，英文是“SolderabiHty,主要是依據(jù)潤(rùn)濕面積、潤(rùn)濕力、潤(rùn)濕時(shí)間對(duì)元器件、PCB（印刷線路板printedcircuitboard）>pad、焊料和助焊劑等的可焊接性能做一定性和定量的評(píng)估。1.1.2 目的和意義可焊性測(cè)試是用于對(duì)元器件、印制電路板、焊料和助焊劑等的可焊接性能做一個(gè)定性或定量的評(píng)估。在電子產(chǎn)品的裝配焊接工藝中，焊接質(zhì)量直接影響整機(jī)的質(zhì)量。因此，為了提高焊接質(zhì)量，除了嚴(yán)格控制工藝參數(shù)外，還需要對(duì)印制電路板和電子元器件進(jìn)行科學(xué)的可焊性測(cè)試。通過實(shí)施可焊性測(cè)試，幫助企業(yè)確定生產(chǎn)裝配后的可焊性的好壞和產(chǎn)品的質(zhì)量?jī)?yōu)劣。本課題的研究，

16、進(jìn)一步豐富了對(duì)印制電路板等元器件的可焊性測(cè)試技術(shù)手段，明確了影響可焊接性的內(nèi)在因素，對(duì)公司的技術(shù)工程師提高產(chǎn)品質(zhì)量和零缺陷的電鍍生產(chǎn)工藝給予了極大的幫助。自20世紀(jì)末期開始，江蘇長(zhǎng)電科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱長(zhǎng)電科技）迎來了公司史上發(fā)展最快的黃金時(shí)期。產(chǎn)品從單一的分立器件，擴(kuò)展到集成電路、基板封裝；封裝形式也從原來的TO-92、TO-126等直插式發(fā)展到貼片式的SOT（小型晶體管，Smalloutlinetransistor）、SOD小型二極管，Smalloutlinediode）、SOP。、型外引腳封裝，smalloutlinepackage）8歹！J和現(xiàn)在LGA、BGA系列以及后續(xù)的多層布

17、線產(chǎn)品。長(zhǎng)電科技也從一個(gè)年產(chǎn)值幾百萬的配套小廠發(fā)展成了擁有多項(xiàng)國(guó)家專利，多項(xiàng)自我知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品，年產(chǎn)值幾十億的上市公司，并成為國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體封裝行業(yè)的龍頭企業(yè)，世界封裝行業(yè)的知名企業(yè)。對(duì)于一個(gè)半導(dǎo)體封裝企業(yè)來說，產(chǎn)品的質(zhì)量是企業(yè)的生命、是企業(yè)的生存根本、是企業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。半導(dǎo)體元器件引線的可焊性應(yīng)該說是元器件生產(chǎn)中最基礎(chǔ)的質(zhì)量管控點(diǎn)。本課題的研究目的是在工廠內(nèi)部能針對(duì)不同封裝類型的產(chǎn)品使用不同可焊性測(cè)試方法，使得產(chǎn)品的可焊性檢驗(yàn)方法能夠更貼近實(shí)際的使用，更能真正反映出產(chǎn)品的實(shí)際質(zhì)量情況。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 課題來源現(xiàn)代電子信息技術(shù)飛速發(fā)展，集成電路芯片封裝形式也越來越多，封裝密度越來越

18、高，時(shí)刻推動(dòng)著電子產(chǎn)品向多功能、高性能、高可靠、小型化、便攜化及第1章緒論大眾化普及所要求得低成本等方向發(fā)展。從20世紀(jì)50年代TO（晶體管外殼封裝）型金屬玻璃封裝外殼發(fā)展到60年代的DIP（雙列直插式引腳封裝Doublein-linepackage）和針柵陣列封裝（PGA,pingridarray）,再到后面的QFP（四面扁平封裝，Quadflatpack）、QFN（四面扁平無引腳封裝，Quadflatnolead以及現(xiàn)在的LGA（焊盤網(wǎng)格陣列，Landgridarray）、BGA（球狀矩陣排歹!J,Ballgridarray）等。可以說整個(gè)發(fā)展過程非常快，集成度越來越高，生產(chǎn)廠家對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)

19、量要求也是快速提高。長(zhǎng)電科技是集成電路封測(cè)產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事長(zhǎng)單位，中國(guó)領(lǐng)先的半導(dǎo)體封裝測(cè)試生產(chǎn)基地，為客戶提供芯片測(cè)試、封裝設(shè)計(jì)、封裝測(cè)試等全套解決方案，榮獲國(guó)家重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)、中國(guó)電子百?gòu)?qiáng)企業(yè)、中國(guó)半導(dǎo)體十大領(lǐng)軍企業(yè)等稱號(hào)，擁有國(guó)家級(jí)企業(yè)技術(shù)中心、博士后科研工作站和我國(guó)第一家高密度集成電路國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室。其為客戶所生產(chǎn)的產(chǎn)品涵蓋4c（計(jì)算機(jī)、通信、消費(fèi)電子、汽車電子）等廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。與此同時(shí)，長(zhǎng)電科技在技術(shù)水平、經(jīng)營(yíng)策略和市場(chǎng)開拓等方面也取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。一方面生產(chǎn)規(guī)模有了較大的提升，經(jīng)濟(jì)效益顯著增長(zhǎng)；另一方面產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝水平、技術(shù)創(chuàng)新等方面也實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，進(jìn)一步縮小了與國(guó)

20、際大廠的差距。主要表現(xiàn)在：一是長(zhǎng)電科技躋身全球封測(cè)業(yè)排名第八位；二是主要依托長(zhǎng)電科技為主體的集成電路封測(cè)產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟建立并在國(guó)家重大科技項(xiàng)目的創(chuàng)新活動(dòng)中發(fā)揮出積極作用；三是國(guó)家唯一的高密度集成電路封裝技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室”在長(zhǎng)電科技建立；四是長(zhǎng)電科技控股子公司長(zhǎng)電先進(jìn)被德州儀器評(píng)為全球優(yōu)秀供應(yīng)商，越來越多的國(guó)際大企業(yè)與長(zhǎng)電科技開展多項(xiàng)技術(shù)合作。長(zhǎng)電科技的具體目標(biāo)有兩個(gè)：一是營(yíng)業(yè)規(guī)模進(jìn)入世界封測(cè)行業(yè)排名前五名；二是有23項(xiàng)封裝技術(shù)創(chuàng)新成果，能成為國(guó)際主流封裝技術(shù)。所有這些目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的前提都是以產(chǎn)品質(zhì)量為基礎(chǔ)的，焊接作為半導(dǎo)體產(chǎn)品應(yīng)用的第一道工序猶為重要，如何有效、快速、簡(jiǎn)單的檢測(cè)出各類產(chǎn)品

21、的可焊性情況已成為企業(yè)質(zhì)量控制的一道關(guān)鍵工序。面對(duì)越來越多，越來越復(fù)雜的產(chǎn)品，我們有必要結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)的要求，研究出更適合企業(yè)使用的可焊性測(cè)試方法。目前國(guó)內(nèi)外在半導(dǎo)體元器件可焊性試驗(yàn)方面的測(cè)試方法主要有槽焊法、電烙鐵法和潤(rùn)濕稱量法三種，但JEDEC（聯(lián)合電子器件工程委員會(huì)，Joinelectrondeviceengineeringcouncil）國(guó)標(biāo)等標(biāo)準(zhǔn)僅僅是規(guī)定了試驗(yàn)的溫度等條件，并沒有對(duì)每一種產(chǎn)品進(jìn)行詳細(xì)的說明。目前電子行業(yè)的發(fā)展極快，產(chǎn)品種類越來越多，各種新型的、多管腳的封裝層出不窮，各類標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)往往滯后于生產(chǎn)廠商以及消費(fèi)者的應(yīng)用。而且，標(biāo)準(zhǔn)的制定者主要是針對(duì)理論來撰寫標(biāo)準(zhǔn)，可能并不了解廠

22、商的實(shí)際生產(chǎn)情況，或者說標(biāo)準(zhǔn)中的一些方法在實(shí)際的生產(chǎn)過程中可能并不具備可行性或者操作起來非常困難，以致結(jié)果難以判斷，甚至出現(xiàn)錯(cuò)誤判斷的情況。這江蘇科技大學(xué)碩士論文可能會(huì)影響生產(chǎn)商在新品方面的一些研發(fā)、量產(chǎn)，嚴(yán)重的可能導(dǎo)致投資性的錯(cuò)誤。在實(shí)際的使用中，很多國(guó)際大廠對(duì)自己的產(chǎn)品都有一些特殊的測(cè)試方法，這些方法結(jié)合了標(biāo)準(zhǔn)的一些條款，但也結(jié)合了自己產(chǎn)品的一些特性，在生產(chǎn)過程中更能體現(xiàn)產(chǎn)品的真正指標(biāo)，且方法簡(jiǎn)單易行。所以廠家必須結(jié)合自己的產(chǎn)品特征進(jìn)行有效的調(diào)整，符合工廠的實(shí)際情況，制定合理的測(cè)試方法，測(cè)試結(jié)果能夠反映產(chǎn)品的實(shí)際性能，測(cè)試方法符合最終客戶的使用。1.3 課題的主要研究?jī)?nèi)容自有電子元器件的生

23、產(chǎn)、使用以來，鉛錫合金作為可焊性鍍層已經(jīng)有多年歷史，具顯著優(yōu)點(diǎn)是降低焊接時(shí)的熔點(diǎn)及防止錫須的生成，但鉛的毒性很大，鉛對(duì)環(huán)境及人體健康有很大的影響。綠色、環(huán)保的電鍍焊料和工藝越來越受到人們的重視。隨著歐盟ROHS（限制在電子電氣產(chǎn)品中使用有害物質(zhì)的指令，RestrictionoftheuseofcertainHazardousSubstanceS）令的推廣，純錫電鍍已基本逐步替代鉛錫電鍍，中國(guó)從2007年3月1日也開始實(shí)施13,41o純錫電鍍具有無毒、高耐蝕性、高柔軟性、銀白觀等優(yōu)點(diǎn)，其電氣性能可以達(dá)到或超過錫鉛合金，而且工藝簡(jiǎn)單，在電子元件及印刷板等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。但是，電鍍純錫鍍層容易形成

24、錫須，對(duì)于集成電路、半導(dǎo)體、晶體管以及對(duì)電性能、附著力要求較高的精密電子元件，要求電鍍層不能形成錫須，鍍層即使長(zhǎng)時(shí)問存放，仍能保持優(yōu)良的可焊性及抗蝕性。因此，可焊性測(cè)試對(duì)純錫電鍍工藝的應(yīng)用、改進(jìn)、產(chǎn)品的大量生產(chǎn)具有非常重要的意義。在以前的鉛錫電鍍產(chǎn)品可焊性檢測(cè)中，只規(guī)定使用鉛錫焊料。現(xiàn)純錫電鍍產(chǎn)品雖然仍可以使用鉛錫焊料來進(jìn)行焊接，但隨著綠色環(huán)保的進(jìn)一步推進(jìn)，環(huán)保焊接的方式也將會(huì)全面在SMT（表面貼裝技術(shù)，surfacemounttechnology）亍業(yè)中應(yīng)用。因此，使用無鉛焊料進(jìn)行可焊性測(cè)試時(shí)完全有必要的。本課題主要是在實(shí)際的生產(chǎn)檢驗(yàn)過程中，針對(duì)可焊性測(cè)試的各種方法進(jìn)行相應(yīng)的研究，主要內(nèi)容：

25、1、按照各類標(biāo)準(zhǔn)的要求，對(duì)常規(guī)使用的槽焊法、電烙鐵法、潤(rùn)濕稱量法等三種可焊性測(cè)試的方法進(jìn)行說明17-101o并對(duì)檢測(cè)中使用的一些輔助材料、設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，提出各方法中主要關(guān)鍵點(diǎn)，判定規(guī)則。2、研究對(duì)于小型、短管腳的產(chǎn)品使用有效的潤(rùn)濕稱量法來進(jìn)行測(cè)試，并通過理論與實(shí)際的結(jié)合，按照產(chǎn)品的特點(diǎn)，保證檢測(cè)的結(jié)果不會(huì)違背標(biāo)準(zhǔn)的要求。3、研究一些無外引腳產(chǎn)品可焊性測(cè)試方法。特別是要求使用潤(rùn)濕稱量法來進(jìn)行工藝評(píng)估的應(yīng)用。第1章緒論4、基板封裝是長(zhǎng)電科技未來發(fā)展的重點(diǎn)。針對(duì)基板封裝產(chǎn)品的可焊性測(cè)試方法是不同于普通元器件的，更多的是按照PCB的檢測(cè)方法來進(jìn)行試驗(yàn)。關(guān)鍵技術(shù)：針對(duì)不同封裝形式的產(chǎn)品使用不同的方法

26、來進(jìn)行可焊性測(cè)試，特別是在工廠內(nèi)部如何來使用更容易操作和實(shí)現(xiàn)的方法，得到更貼近客戶使用的測(cè)試法。但要求測(cè)試方法能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求，要理論聯(lián)系實(shí)際。江蘇科技大學(xué)碩士論文第2章半導(dǎo)體元器件的可焊性描述2.1 可焊性描述可焊性測(cè)試是半導(dǎo)體元器件生產(chǎn)過程中針對(duì)管腳焊接性能的一道必要檢測(cè)工序11110錫焊連接的難度和焊點(diǎn)的牢度取決于三個(gè)主要條件，分別是焊接的設(shè)計(jì)：用于焊劑的兩種金屬零件盒組裝方法的選擇；被焊接金屬零件的表面潤(rùn)濕性；焊接所用的條件，如溫度、時(shí)間、焊劑、焊料等。電子元器件的焊接往往與整機(jī)的可靠性有密切的關(guān)系，不良的焊接極易導(dǎo)致極其的不良運(yùn)轉(zhuǎn)，造成設(shè)備的可靠性問題11210可焊性問題，對(duì)電子產(chǎn)

27、品（PCB裝配）的生產(chǎn)來說，在今后不短的一段時(shí)期內(nèi)都將是一個(gè)重要質(zhì)量影響因素，由于所用助焊劑活性對(duì)清洗的限制，在今天的表面安裝工藝及細(xì)間距元件的焊接中，可焊性更是一個(gè)需要經(jīng)常引起重視的事情。對(duì)于元件和PCB需要保持同樣的警惕性113102.2 測(cè)試可焊性的幾種主要方法電子元器件引線可焊性的測(cè)試方法，從歷史發(fā)展的順序說，先后出現(xiàn)了電烙鐵法、槽焊法、錫球法、潤(rùn)濕稱量法。在目前的半導(dǎo)體業(yè)界，測(cè)試元器件可焊性的主要方法有槽焊法（或稱為焊槽法）、電烙鐵法、潤(rùn)濕法。槽焊法是模擬元器件引線浸錫工藝，即把浸有焊劑的元器件引線以一定的速度垂直浸入規(guī)定溫度的焊料槽中，停留一定的時(shí)間，然后以同樣的速度將引線提出，經(jīng)

28、清洗后評(píng)定可焊性的優(yōu)劣。在合適的光線條件下借助大于10倍放大鏡對(duì)試驗(yàn)樣品的表面潤(rùn)濕情況進(jìn)行檢查，按相關(guān)規(guī)定驗(yàn)收。評(píng)定準(zhǔn)則：所有待測(cè)樣品均應(yīng)展示一連續(xù)的焊料覆蓋面，或至少各樣品焊料覆蓋面積達(dá)到95%以上為合格c槽焊法的優(yōu)點(diǎn)是方法簡(jiǎn)單可行，操作人員經(jīng)過簡(jiǎn)單培訓(xùn)即可上崗，各種形狀的引線均可檢查，但測(cè)試誤差大，計(jì)算可焊面積不夠準(zhǔn)確，焊接層面的判定以定性為主，定量判定困難，特別是當(dāng)失效面積接近5%的時(shí)候，容易出現(xiàn)誤差。焊球法又稱潤(rùn)濕時(shí)間法，即用專用的可焊性測(cè)試儀測(cè)定引線的可焊性。將一定質(zhì)量的焊料球加熱熔化并控制在規(guī)定的溫度。然后將浸過焊劑的引線固定在夾持定位機(jī)構(gòu)上，調(diào)整計(jì)時(shí)探針使其與引線的距離為最小，當(dāng)

29、啟動(dòng)測(cè)試儀后，開降機(jī)構(gòu)帶動(dòng)焊料球上升，當(dāng)焊料與引線接觸時(shí)，計(jì)時(shí)裝置開始計(jì)時(shí)；然后分開引線與焊料球，如果焊料潤(rùn)濕引線便會(huì)將引線包圍，并與上方的探針接觸，此時(shí)計(jì)時(shí)結(jié)束。從計(jì)時(shí)開始到結(jié)束為引線的潤(rùn)濕時(shí)間，顯然這個(gè)時(shí)間越短，可焊性就越第2章半導(dǎo)體元器件的可焊性描述好。焊球法的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)試方便、速度快，可焊性有一個(gè)定量的時(shí)間指標(biāo)，但測(cè)試精度不太高，僅適用于圓形引線。電烙鐵法即使用原始的電烙鐵來直接將焊料焊接在產(chǎn)品引線的表面，是半導(dǎo)體業(yè)界出現(xiàn)最早的測(cè)試方法，簡(jiǎn)單易行，但是電烙鐵法如同槽焊法一樣，當(dāng)測(cè)試結(jié)果在臨界狀態(tài)是難以判斷。潤(rùn)濕稱量法是可焊性測(cè)試最有說服力的方法，因?yàn)榇藴y(cè)試方法得出的數(shù)據(jù)既有時(shí)間又有潤(rùn)濕力

30、，并且同樣能對(duì)焊接表面進(jìn)行觀察。可以說是結(jié)合了槽焊法和錫球法的優(yōu)點(diǎn)。但此試驗(yàn)方法也有一點(diǎn)的局限性，首先是檢測(cè)設(shè)備比較昂貴，一般需要進(jìn)口，其次是針對(duì)一些引腳短小的貼片器件比較難測(cè)試，且測(cè)試數(shù)據(jù)容易受到外界環(huán)境的影響，比如振動(dòng)、氣流。在這些試驗(yàn)方法中槽焊法由于方法簡(jiǎn)單、設(shè)備廉價(jià)，對(duì)各類產(chǎn)品易于操作、評(píng)價(jià)而在生產(chǎn)廠商間使用廣泛，是半導(dǎo)體元器件生產(chǎn)商在生產(chǎn)過程中使用最多的一種方式。當(dāng)然，還有一些其它的試驗(yàn)方法，如焊球法，在實(shí)際的操作中對(duì)焊球或產(chǎn)品的規(guī)格要求較高，測(cè)試方法比較繁瑣，所以，在生產(chǎn)廠商之間應(yīng)用較少，一般不予推薦。潤(rùn)濕稱量法由于數(shù)據(jù)具有說服力，能夠體現(xiàn)工藝改進(jìn)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面的量化數(shù)據(jù)，也越來越

31、多的得到各類電子生產(chǎn)廠商的認(rèn)可。2.2.1 可焊性測(cè)試前處理2.2.1.1 前處理的原因電子產(chǎn)品的引出端在貯存運(yùn)輸過程中的自然環(huán)境氣氛下，其可焊性（焊接性）鍍層會(huì)老化，使?jié)櫇裥阅芟陆担瑖?yán)重的可完全失效11410主要的失效模式一般分為兩類，一類是引線基體材料較活躍，與外面鍍層的離子相擴(kuò)散，導(dǎo)致引線表面的潤(rùn)濕性下降。此類失效主要是受到元器件貯存過程中高溫的一些影響，加速了基材離子的擴(kuò)散，最終基材離子擴(kuò)散到鍍層的表面，形成不潤(rùn)濕的點(diǎn)或面。另一類失效主要是鍍層表面的氧化，鍍層表面的氧化物會(huì)阻止焊錫與鍍層的接觸，大大影響產(chǎn)品的焊接性能。氧化錫屬于絕緣性物質(zhì)，也是熱的不良導(dǎo)體，質(zhì)地較硬較脆，容易破裂115

32、10氧化膜是影響界面接合的重要因素之一，要獲得較好的潤(rùn)濕界面，首先是要有效的去除和破壞氧化膜，使界面的金屬而非氧化物相互接觸；界面的化學(xué)結(jié)合狀態(tài)和晶格尺寸匹配也是影響界面連接的因素，如何控制化學(xué)結(jié)合狀態(tài)是一個(gè)很關(guān)鍵的問題。錫釬焊時(shí)，界面上都是金屬，但是經(jīng)過反應(yīng)后會(huì)在界面形成共價(jià)鍵的金屬間化合物，對(duì)于界面的潤(rùn)濕性的也會(huì)有影響11610由于電子元器件在制造出來幾個(gè)月甚至幾年都用不上，對(duì)設(shè)備制造者來說維護(hù)其表面潤(rùn)濕性是十分重要的，對(duì)元器件生產(chǎn)者來說，保證其產(chǎn)品的表面潤(rùn)濕性也是非常有江蘇科技大學(xué)碩士論文必須要的。為了評(píng)價(jià)產(chǎn)品貯存一段時(shí)間后的焊接性能，我們需要對(duì)試驗(yàn)前的產(chǎn)品進(jìn)行一些前處理，以模擬產(chǎn)品在存

33、儲(chǔ)、運(yùn)輸過程中受到的一些環(huán)境應(yīng)力的影響。前處理的方式主要有兩種，一種是使用蒸汽老化的方式，另一種是高溫老化的方式。2.2.1.2 蒸汽老化將樣品懸掛或在沸騰水的上方,距離水面25mm30mm,且引出端與容器壁直接按距離不小于10mm。容器必須加蓋，保證期間完全處于蒸汽中老化，但蓋的覆蓋面積一般為容器開口的7/8左右，只要保證蒸汽能夠完全覆蓋樣品，如果全部加蓋或密閉加蓋可能會(huì)造成容器內(nèi)有蒸汽壓力，反正造成老化的不確定性。在前處理中要求水始終保持沸騰，由于海拔的問題，海拔越高誰的沸點(diǎn)越低，所以水的沸點(diǎn)可能不會(huì)到100C,但一般要求水溫必須達(dá)到93c以上，這樣同樣能夠保證有足夠的水汽圍繞在樣品的周圍

34、。錫鉛釬料在暴露于大氣中的銅錫化合物表面上的潤(rùn)濕性是很差的，因此要保證鍍層具有一定的厚度，使其在長(zhǎng)期存放過程中化合物不致于生長(zhǎng)到表面，鍍層的厚度一般不得低于7.5pm左右。這種厚度可以保證錫鉛共晶合金鍍層在某些人為造成的嚴(yán)酷環(huán)境中老化24h后仍具有優(yōu)良可焊性”力而當(dāng)鍍層厚度小于2.5pm時(shí)，經(jīng)過蒸汽4h的老化后，就可能出現(xiàn)反潤(rùn)濕現(xiàn)象。對(duì)于產(chǎn)品的定型檢驗(yàn)，試驗(yàn)一般要求是8小時(shí)，作為產(chǎn)線生產(chǎn)監(jiān)控，可用4小時(shí)的老化，以加快試驗(yàn)的進(jìn)程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中的不良品。老化試驗(yàn)后要求樣品自然晾干2小時(shí)后但不超過24小時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)，并且保證試驗(yàn)時(shí)樣品管腳表面沒有水珠存在。2.2.1.3 高溫老化按照GB/T2423

35、.2-2001電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分試驗(yàn)B:高溫中的試驗(yàn)方法，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行155c的高溫試驗(yàn)16小時(shí)。高溫老化的過程中不得有其它腐蝕性氣體侵入，也不得使用惰性氣體進(jìn)行保護(hù)。高溫老化的目的是利用高溫激活基材離子，如果基材的離子過于活躍，而樣品的鍍層過薄，那么高溫老化后基材的離子極有可能滲透到鍍層表面，形成不潤(rùn)濕的情況。同時(shí)，通過普通的大氣環(huán)境和高溫結(jié)合，驗(yàn)證產(chǎn)品電鍍層是否能夠承受氧化，保證焊接性能不會(huì)下降。老化試驗(yàn)結(jié)束后，樣品應(yīng)當(dāng)在正常大氣條件下放置不少于2小時(shí)，不超過24小時(shí)。第2章半導(dǎo)體元器件的可焊性描述2.2.2 助焊劑的使用助焊劑有兩種主要特性：第一是在很短時(shí)間里提高使焊錫和焊接表面

36、沾潤(rùn)的能力。它和助焊劑的活性緊密相關(guān)，是對(duì)焊接表面化學(xué)的清潔。第二種作用是腐蝕性11810助焊劑的活性越強(qiáng)，腐蝕性也越強(qiáng)，可以更好的去除產(chǎn)品表面的氧化物。從助焊劑的有益作用來說主要有“輔助熱傳導(dǎo)”、“去除氧化物”、“降低被焊接材質(zhì)表面張力”、“去除被焊接材質(zhì)表面油污、增大焊接面積”、“防止再氧化”等幾個(gè)方面，在這幾個(gè)方面中比較關(guān)鍵的作用有兩個(gè)就是：“去除氧化物”與“降低被焊接材質(zhì)表面張力”。焊接的過程就是釬焊接頭或焊點(diǎn)成型的過程，這個(gè)過程也是合金結(jié)構(gòu)發(fā)生變化及合金重組的過程。焊料合金本身的結(jié)構(gòu)狀態(tài)基本都是穩(wěn)定的，那么，它與其他金屬或其他合金在極短的時(shí)間內(nèi)重新熔合，并形成新的合金結(jié)構(gòu)就不是那么容

37、易的事情，目前，傳統(tǒng)的焊料合金為Sn63/Pb37,它與其他很多金屬或合金都能夠重新熔合并形成新的合金，如銅、鋁、鍥、鋅、銀、金等，特別是金屬銅極易與錫鉛合金焊料熔合，但是當(dāng)這些金屬被空氣或其他物質(zhì)所氧化或反應(yīng)時(shí)，在這些金屬物的表面會(huì)形成一個(gè)氧化層，雖然錫鉛焊料與這些金屬本身較易形成合金結(jié)構(gòu)，但與這些物質(zhì)的氧化物或化合物形成新的焊點(diǎn)接頭，重新熔合的機(jī)會(huì)就非常低。幾乎所有的焊接材料設(shè)計(jì)者在論證焊料的可焊性時(shí)，都是將焊接材質(zhì)及工藝環(huán)境設(shè)定在理想狀態(tài)，而所有的理想狀態(tài)在實(shí)際工藝過程中幾乎是不存在的，就線路板、元器件、或其他被焊接材質(zhì)的制造與儲(chǔ)存、運(yùn)送、再生產(chǎn)等各個(gè)環(huán)節(jié)而言，各種焊接材質(zhì)表面被氧化的可

38、能性都是100%存在的。因此，焊接前對(duì)被焊接材質(zhì)表面氧化層的處理就顯得格外關(guān)鍵，而助焊劑“去除氧化物”的過程，其實(shí)就是一個(gè)氧化還原的過程，助焊劑中的活性劑通常是各種有機(jī)酸或有機(jī)酸鹽類物質(zhì)，至少有一、兩種酸或酸鹽，通常由多種酸及酸鹽復(fù)配來用。在氧化還原反應(yīng)的過程中，反應(yīng)進(jìn)行的“速度”及反應(yīng)“能力”是人們比較關(guān)注的問題，這兩個(gè)是內(nèi)在的問題，其外部表現(xiàn)就是通常人們所講的“焊接速度”與“焊接能力”，在材質(zhì)、工藝等情況既定的情況下，對(duì)不同活性助焊劑的選擇就顯得很重要：活性較弱或活性太弱的焊劑焊接速度或焊接能力相對(duì)較差，活性較強(qiáng)的助焊劑去除氧化膜的能力較強(qiáng)、上錫速度較快，但如果焊劑中活性劑太多、太強(qiáng)或整體

39、結(jié)構(gòu)配伍不好時(shí)，很可能會(huì)導(dǎo)致焊后有活性物質(zhì)殘留，這時(shí)就存在焊后繼續(xù)腐蝕的可能性，對(duì)產(chǎn)品的安全性能造成了相當(dāng)隱患。在焊接過程中，焊料基本處于液體狀態(tài)，而元件管腳或焊盤則為固體狀態(tài)，當(dāng)兩種物質(zhì)接觸時(shí)，因液態(tài)物質(zhì)表面張力的作用，會(huì)直接造成兩種物質(zhì)接觸界面江蘇科技大學(xué)碩士論文的減小，我們對(duì)這種現(xiàn)象的表面概括是“錫液流動(dòng)性差”或“擴(kuò)展率小”，這種現(xiàn)象的存在影響合金形成的面積、體積或形狀。這時(shí)需要的是助焊劑中“表面活性劑”的作用，“表面活性劑”通常指在極低的濃度下，就能夠顯著降低其他物質(zhì)表面張力的一種物質(zhì)，它的分子兩端有兩個(gè)集團(tuán)結(jié)構(gòu)，一端親水憎油另一端親油憎水，通過其外部表現(xiàn)可以看到，它由溶劑可溶性和溶劑

40、不溶性兩部分組成，這兩個(gè)部分正處于分子的兩端，形成一種并不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，它只所以能夠顯著降低表面張力的作用正是由這種特殊結(jié)構(gòu)所決定的。助焊劑中表面活性劑的添加量很小，但作用卻很關(guān)鍵，降低“被焊接材質(zhì)表面張力”，所表現(xiàn)出來的就是一種強(qiáng)效的潤(rùn)濕作用，它能夠確保錫液在被焊接物表面順利擴(kuò)展、流動(dòng)、浸潤(rùn)等。通常焊點(diǎn)成球、假焊、拉尖等類似不良狀況均與表面活性不夠有一定關(guān)系，而這種原因不一定是焊劑“表面活性劑”添加量太少，也有可能是在生產(chǎn)工藝過程中造成了其成分分解、失效等，從而大大減弱表面活性作用。從助焊劑的有害作用來說就是腐蝕性。常用助焊劑的一些基本要求，具一定的化學(xué)活性；具有良好的熱穩(wěn)定性（保證在較高的焊

41、錫溫度下不分解、失效）；具有良好的潤(rùn)濕性、對(duì)焊料的擴(kuò)展具有促進(jìn)作用（保證較好的焊接效果）；留存于基板的焊劑殘?jiān)瑢?duì)焊后材質(zhì)無腐蝕性（基于安全性能考慮，水清洗類或明示為清洗型焊劑應(yīng)考慮在延緩清洗的過程中有較低的腐蝕性，或保證較長(zhǎng)延緩期內(nèi)的腐蝕性是較弱的）；需具備良好的清洗性；各類型焊劑應(yīng)基本達(dá)到或超過相關(guān)國(guó)標(biāo)、行標(biāo)或其他標(biāo)準(zhǔn)對(duì)相關(guān)焊劑一些基本參數(shù)的規(guī)范要求；焊劑的基本組份應(yīng)對(duì)人體或環(huán)境無明顯公害，或已知的潛在危害。所以，對(duì)于可焊性測(cè)試要求使用水溶性的非活性助焊劑，如果使用高活性的助焊劑，將無法有效檢測(cè)出產(chǎn)品的可焊接性能，在用非活性助焊劑無法進(jìn)行焊接情況下，才允許用高活性的助焊劑。必需指出的是，活

42、性助焊劑不一定能表示其在生產(chǎn)中的實(shí)用性，也不能保證其殘留物的腐蝕性11910因此，是在試驗(yàn)中使用非活性助焊劑是完全必要的。非活性助焊劑一般由按質(zhì)量計(jì)25%的松香和75%的異丙醇或乙醇組成，只有當(dāng)非活性助焊劑不適用時(shí)才能添加二乙基的氯化俊，使氯離子含量上升到0.5%,來提高助焊劑的活性。2.2.3 焊料的使用焊料按環(huán)保分類，包括有鉛焊料和無鉛焊料。目前常用的無鉛焊料有：錫銅無鉛焊料（Sn99.3Cu0.7）,錫銀銅無鉛焊料（Sn96.5Ag3.0Cu0.5）,0.3銀無鉛焊料（Sn99Ag0.3Cu0.7）,高溫型無鉛焊料（SnSb）。常用的有鉛焊料主要有：63/37焊料（Sn63/Pb37）,

43、60/40焊料（Sn60/Pb40和10第2章半導(dǎo)體元器件的可焊性描述高溫焊料（400度以上焊接）。焊料中除主元素錫、鉛、銅、銀外，往往還含有少量它元素，如鍥、睇、鈿、In、稀土等。焊料內(nèi)的這些微量合金元素對(duì)錫條的物理、力學(xué)性能影響很大：鈿可以降低錫條熔化溫度，提高潤(rùn)濕鋪展性，但加入量過大，將降低焊點(diǎn)的疲勞壽命和塑性，適當(dāng)?shù)拟毜牧看蠹s為0.21.5%。Ni可以通過改變合金組織和細(xì)化晶粒，從而提高焊點(diǎn)的力學(xué)性能和疲勞壽命等。在系統(tǒng)化設(shè)計(jì)出來的化學(xué)成分之中，設(shè)計(jì)者顯然希望焊料各方面的性能能達(dá)到一個(gè)最佳的平衡，如焊接性能、熔化溫度、強(qiáng)度、塑性和疲勞壽命等。但是，由于成本、工藝等方面的考慮，在SMT行

44、業(yè)更多的使用時(shí)有鉛焊料K63或K60,無鉛焊料錫銀銅。所以，在試驗(yàn)中對(duì)于鉛錫焊接的產(chǎn)品，要求使用的焊料是K60（含錫60%,含鉛40%）或K63（含錫63%,含鉛37%）o對(duì)于純錫焊接的樣品，要求使用不含鉛的焊料，一般是錫銀同合金焊料（含錫96.5%、銀3%、銅0.5%）1201。2.2.4 槽焊法2.2.4.1 對(duì)焊槽的要求焊槽的深度應(yīng)不小于40mm,容積不小于300ml,焊槽所能加熱的溫度應(yīng)當(dāng)保證能夠達(dá)到300C,熱容量足夠保證普通半導(dǎo)體產(chǎn)品的試驗(yàn)。實(shí)際試驗(yàn)中，一般要求焊料溫度為245±5C。2.2.4.2 試驗(yàn)方法在每次試驗(yàn)前，應(yīng)用合適的刮板（一般是不銹鋼板）將熔融焊料表面刮的

45、清潔光亮，試驗(yàn)應(yīng)在刮后立即進(jìn)行，以保證試驗(yàn)不受焊料表面氧化物的影響。首先，在常溫下將所要測(cè)試樣品的引線端浸入助焊劑中超過5秒鐘，然后拿出懸掛滴干超過60秒，或用濾紙吸取多余的焊劑，保證沒有成滴的助焊劑吸附在管腳的表面。然后，立即以25±2.5mm的速度將產(chǎn)品的引線端完全浸入到焊料中，保持2±0.5秒，后以同樣的速度取出樣品，如圖2.1所示。對(duì)與大熱容量的樣品（一般是指帶有較大散熱板的產(chǎn)品），可以將停留的時(shí)間提高到5秒鐘。如果條件允許，也可以將大熱容量產(chǎn)品的管腳剪下進(jìn)行測(cè)試。最后，借助于10倍以上的光學(xué)顯微鏡來檢測(cè)引線的焊接層。要求經(jīng)過浸漬的管腳表面必須覆蓋一層光滑、明亮的焊

46、料層，只允許少量的、非集中的、總體面積不超過5%的針孔或弱潤(rùn)濕缺陷，即要求焊接上錫面達(dá)到95%以上,22如圖2.2所示的結(jié)果即為典型的上錫面積沒有達(dá)到95%,結(jié)論為不合格。11江蘇科技大學(xué)碩士論文停止開始圖2.1槽焊法示意圖Figure2.1schematicdiagramforDIP針對(duì)直插式器件來說，槽焊法是一種最接近實(shí)際中常用焊接程序的模擬實(shí)驗(yàn)方法，但它不能定量的表達(dá)測(cè)試結(jié)果，只能通過顯微鏡來觀察引線表面的上錫情況，主管性較強(qiáng)。在需要量化數(shù)據(jù)作為證據(jù)的報(bào)告中往往無法體現(xiàn)它的權(quán)威性，特別是針對(duì)一些工藝、材料改進(jìn)的試驗(yàn)，有時(shí)無法與以前的工藝、材料進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)。圖2.2管腳上錫不良Figure

47、2.2solderabilityfailure2.2.5電烙鐵法2.2.5.1焊料的要求12第2章半導(dǎo)體元器件的可焊性描述要求使用松香芯的焊錫絲，以保證助焊劑能符合試驗(yàn)的要求。如果是其它芯的焊錫絲，要求其所含的助焊劑是非活性的，帶有活性助焊劑的焊錫絲不得用來進(jìn)行試驗(yàn)。2.2.5.2 對(duì)電烙鐵的要求要求使用的電烙鐵溫度能夠達(dá)到350c以上，一般采用A號(hào)或B號(hào)電烙鐵。A號(hào)電烙鐵頭直徑8mm,用于中大功率產(chǎn)品的試驗(yàn)，B號(hào)電烙鐵頭直徑3mm,用于小型器件的試驗(yàn)。2.2.5.3 試驗(yàn)方法如圖2.3所示電烙鐵頭用于試驗(yàn)的表面處于水平位置，如有必要，可用絕熱材料支撐所測(cè)試的樣品。焊接時(shí)間為23秒，期間烙鐵頭

48、保持不動(dòng)，然后去除樣品上多余的助焊劑。然后同樣借助于10倍以上的光學(xué)顯微鏡來檢測(cè)引線的焊接層。要求所的表面電烙鐵法試驗(yàn)工具簡(jiǎn)單，非常容易實(shí)施，在一般的小型組裝工廠進(jìn)行來料檢測(cè)的時(shí)候用的比較多，在焊槽法或其它方法不適用的產(chǎn)品上，也可使用烙鐵法來進(jìn)行可焊性的評(píng)定。但電烙鐵一般無法準(zhǔn)確的控制溫度，相對(duì)其它測(cè)試方法來說，準(zhǔn)確性不夠高，所以，如果使用其它方法能夠測(cè)試產(chǎn)品，在不得已的情況下一般不推薦使用電烙鐵法。2.2.6潤(rùn)濕稱量法2.2.6.1 潤(rùn)濕性測(cè)試的定義潤(rùn)濕稱量法可焊性試驗(yàn)試件從一垂直安裝的高靈敏度稱上懸吊下來，以規(guī)定的速度浸漬到規(guī)定溫度的熔融焊料槽中，且試件的底部浸漬至規(guī)定的深度時(shí)，作13江蘇

49、科技大學(xué)碩士論文用于試件上的浮力和表面張力在垂直方向上的合力（即潤(rùn)濕力），該合力與時(shí)間的關(guān)系來評(píng)定試件的可焊性124102.2.6.2 對(duì)焊槽的要求焊槽的深度應(yīng)不小于40mm,容積不小于300ml,焊槽所能加熱的溫度應(yīng)當(dāng)保證能夠達(dá)至300C。實(shí)際試驗(yàn)中的焊料溫度為245±5Co2.2.6.3 對(duì)焊料的要求所用焊料應(yīng)當(dāng)符合GB/T2423.28-2005附錄B的規(guī)定，即K60或K63的焊料，如果使用無鉛焊料，一般要求是錫銀銅焊料，錫含量96.5%,銀含量3.5%,銅含量0.5%1251o2.2.6.4 試驗(yàn)方法將樣品管腳浸漬助焊劑后滴干（如不滴干，助焊劑在高溫焊料中的快速蒸發(fā)可能會(huì)影響

50、潤(rùn)濕力的大小），然后以520mm/s的速度浸入熔融的焊料中至規(guī)定的深度（一般只要保證焊料的爬升不會(huì)碰到元器件的本體就可以），如圖2.4的潤(rùn)濕稱量法示意圖，并保持規(guī)定的時(shí)間，得到力和時(shí)間的曲線。焊料溫度為245土5C。焊接保持時(shí)間為5±0.2s。對(duì)于直插式產(chǎn)品應(yīng)使管腳垂直焊錫面浸入，對(duì)于彎腳的貼裝的產(chǎn)品要求管腳部位可以2045°的角度浸入焊錫。如圖2.5的潤(rùn)濕曲線原理圖和圖2.6的曲線示意圖時(shí)間T0是焊料表面與試驗(yàn)樣品開始接觸的時(shí)間，是力和時(shí)間的開始點(diǎn)。A點(diǎn)是作用于試驗(yàn)樣品上的力等于計(jì)算出來的浮力的點(diǎn)，在浮力計(jì)算中的浸漬深度系數(shù)是指原來的焊料平面以下的深度，通過A點(diǎn)的水平虛線

51、為浮力線，所有的力均參照浮力線的測(cè)量。B點(diǎn)是作用于試驗(yàn)樣品上方的力為零時(shí)的點(diǎn)。M點(diǎn)是從測(cè)試開始到2秒的潤(rùn)濕力。Z點(diǎn)是表示在規(guī)定的浸漬周期內(nèi)獲得最大向下力的點(diǎn)，即Fmax。C點(diǎn)是在從測(cè)試開始到5秒的潤(rùn)濕力，C點(diǎn)和Z點(diǎn)的力的數(shù)值可能相同。14Figure2.4schematicdiagramorwettingbalance圖2.5潤(rùn)濕曲線原理圖Figure2.5schematicdiagramforwettingprofile15江蘇科技大學(xué)碩士論文TbTa%FmaxT2回匹It-Jj(mN).1y二=至巴宣七一-JLS青信泡圖2.6潤(rùn)濕過程圖示l24JFigure2.6schematicdiag

52、ramforwettingprocess2.2.6.5潤(rùn)濕力的計(jì)算為了評(píng)定試驗(yàn)品的可焊性，應(yīng)將所測(cè)得的力（F測(cè)）在消除浮力（F浮）影響后得到的實(shí)際潤(rùn)濕力（F實(shí)）去和理論潤(rùn)濕力（F理）進(jìn)行比較1261o此理論潤(rùn)濕力：F理=0.4L（mN）L由量出樣品引腳需焊接部位的寬和厚來計(jì)算出的周長(zhǎng)，單位：mmF浮=0.08VV試驗(yàn)樣品浸漬部分的體積，單位：mm3F實(shí)=5理-5浮2.2.6.4可焊性的判定開始潤(rùn)濕所需的時(shí)間，即To點(diǎn)至A點(diǎn)的最大時(shí)間問隔，即過浮力線的時(shí)間小于1.0秒。在潤(rùn)濕過程中,Tm=2秒時(shí)，實(shí)際潤(rùn)濕力要大于等于實(shí)際理論潤(rùn)濕力的2/3。在潤(rùn)濕穩(wěn)定后，計(jì)算出De-wetting=（Fmax-F

53、min）/Fmax*100%,要求de-wetting<20%oFmax:整個(gè)潤(rùn)濕過程的最大潤(rùn)濕力，F(xiàn)min:Fmax到結(jié)束之間的最小潤(rùn)濕力。如圖2.7即為一個(gè)典型的實(shí)際潤(rùn)濕力曲線。并且，從潤(rùn)濕稱量法的曲線結(jié)果我們可以看到，每個(gè)產(chǎn)品的潤(rùn)濕時(shí)間長(zhǎng)短、潤(rùn)濕力的大小都可以在結(jié)果中體現(xiàn)出來，可以有一個(gè)定量的結(jié)果，而不是和槽焊法一樣只能出具合格或不合格的定性結(jié)果。16第2章半導(dǎo)體元器件的可焊性描述圖2.7典型的潤(rùn)濕力曲線Figure2.7typicalwettingprofile2.3本章小結(jié)本章主要對(duì)槽焊法、電烙鐵法、潤(rùn)濕稱量法進(jìn)行了介紹，并對(duì)各類方法進(jìn)行了簡(jiǎn)單的評(píng)價(jià)17江蘇科技大學(xué)碩士論文第3

54、章小型短管腳產(chǎn)品使用潤(rùn)濕稱量法測(cè)試3.1 小型短管腳產(chǎn)品的定義槽焊法僅能觀察試樣的沾錫狀態(tài)，潤(rùn)濕稱量法卻能求得試樣的潤(rùn)濕時(shí)間和潤(rùn)濕力，近幾年由于其定量性強(qiáng)而倍受青睞，通過描繪潤(rùn)濕曲線又可以了解樣件的整個(gè)潤(rùn)濕過程12710對(duì)于有管腳的產(chǎn)品，不論管腳的長(zhǎng)短是多少，都可以通過槽焊法來進(jìn)行可焊性測(cè)試，但是潤(rùn)濕法的測(cè)試結(jié)果有詳細(xì)的數(shù)據(jù)支持，可以更有說服力的評(píng)定產(chǎn)品的可焊接性能。半導(dǎo)體元器件從焊接的方式來看，主要有直插式和表面貼裝兩種。對(duì)于直插式器件來說，由于產(chǎn)品的管腳比較長(zhǎng)（一般在5mm以上），潤(rùn)濕稱量法進(jìn)行試驗(yàn)比較容易，管腳可以直接插入熔融的焊料中，能夠輕易的得到潤(rùn)濕力的曲線。對(duì)于貼片式器件來說，往往

55、管腳比較短，且一般呈彎曲狀態(tài)，所以，相對(duì)來說比較難直接插入焊料。特別是在進(jìn)行潤(rùn)濕稱量法的試驗(yàn)過程中，熔融的焊料在管腳上會(huì)有一個(gè)爬升作用，由于管腳很短，這個(gè)爬升很多情況下會(huì)導(dǎo)致焊料直接接觸到產(chǎn)品的塑封體，從而導(dǎo)致潤(rùn)濕力不準(zhǔn)。所以，在對(duì)這類產(chǎn)品進(jìn)行潤(rùn)濕稱量法的試驗(yàn)時(shí)要采用一些有效的手段或方法，盡量避免這個(gè)問題的出現(xiàn)。3.2 設(shè)備介紹目前，根據(jù)測(cè)量方法的不同，工業(yè)界中用于測(cè)量可焊性的設(shè)備主要有兩類，其中具有代表性的有法國(guó)Metronelec公司的ST88型可焊性測(cè)試儀和日本RHESCA公司的SAT-5100型可焊性測(cè)試儀12咒其中ST88如圖3.1,是長(zhǎng)電科技目前使用的設(shè)備。可焊性測(cè)試儀是IPC指定

56、的元器件和PCB板可焊性測(cè)試儀，法國(guó)METRONELEC公司是一家專業(yè)生產(chǎn)制造可焊性測(cè)試儀的法國(guó)廠家，它是歐洲電子協(xié)會(huì)的成員之一。生產(chǎn)的ST88可焊性測(cè)試儀通過嚴(yán)格的技術(shù)要求，符合IEC（歐洲共同體標(biāo)準(zhǔn)）、DIN（德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)）、JLL（日本標(biāo)準(zhǔn)）、NFC（法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)）、MIL（美國(guó)軍標(biāo)）、ANST（美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)）等。設(shè)備性能符合IEC60068-2-54和IEC60068-2-69、MIL-STD-883METHOD2022、IPCJ-STD-002IPCJ-STD-003、EIA/JET-7401等標(biāo)準(zhǔn)的要求，能夠滿足試驗(yàn)檢測(cè)的需要，特別是錫球方式的應(yīng)用，能夠滿足一些小產(chǎn)品的試驗(yàn)需求，如0201、01005器件。設(shè)備性能具體如下:傳感器線性度0.1%,分辨