¿Para qué sirve la fabricación SMT?
Pasos de la máquina;
MPM (DEK) (máquina de impresión)-CP/NXT/QP (colocación de componentes)-AOI (inspección de calidad de colocación de componentes de PCB)-BTU (reflujo de alta temperatura soldadura) -QC (Inspección de calidad) El último es
Esta es la línea de producción SMT.
Luego se ensambla, se prueba el PTH (como suelen llamarlo las empresas de electrónica) y luego. . Todavía hay departamentos debajo (demasiados para saberlos) hasta que se envíen los productos electrónicos terminados.
¡Si trabajas en SMT, debes entender estas cosas! ! !
La siguiente es una introducción detallada, puedes explorarla si tienes tiempo.
¿Cuáles son las características del SMT?
Los productos electrónicos tienen alta densidad de montaje, tamaño pequeño y peso ligero. El tamaño y el peso de los componentes del parche son sólo aproximadamente 1/10 de los complementos tradicionales. Después de que los productos electrónicos generales se someten a SMT, el volumen se reduce entre un 40% y un 60% y el peso se reduce entre un 60% y un 80%.
Alta fiabilidad y fuerte resistencia a las vibraciones. La tasa de defectos en las uniones soldadas es baja.
Buenas características de alta frecuencia. Reducir las interferencias electromagnéticas y de radiofrecuencia.
Fácil de realizar la automatización y mejorar la eficiencia de la producción. Reducir los costos entre un 30% y un 50%. Ahorre materiales, energía, equipos, mano de obra, tiempo, etc. Máquina de colocación de chips de computadora, como se muestra en la imagen
Por qué utilizar SMT:
En la búsqueda de la miniaturización, los productos electrónicos están buscando la miniaturización y los complementos de perforación utilizados en el pasado pueden ya no se reducirá.
Los productos electrónicos tienen funciones más completas y los circuitos integrados (CI) utilizados no tienen componentes de orificio pasante, especialmente los CI de gran escala y altamente integrados, que tienen que utilizar componentes de montaje en superficie.
Con la producción en masa y la producción automatizada, las fábricas deben producir productos de alta calidad a bajo costo y alto rendimiento para satisfacer las necesidades de los clientes y fortalecer la competitividad del mercado.
El desarrollo de componentes electrónicos, el desarrollo de circuitos integrados (IC) y las aplicaciones diversificadas de materiales semiconductores.
Es imperativo revolucionar la tecnología electrónica y ponerse al día con las tendencias internacionales.
Componentes básicos del proceso de SMT:
Serigrafía (o dosificación)->montaje->(curado)->soldadura por reflujo->limpieza- >Detección->;Reparar algo que está mal reparado
Serigrafía: Su función es imprimir pasta de soldadura o pegamento para chips sobre las almohadillas del PCB para preparar la soldadura de los componentes. El equipo utilizado es una máquina de serigrafía (máquina de serigrafía), que se encuentra en el extremo frontal de la línea de producción SMT.
Dispensación de pegamento: Colocar pegamento en la posición fija de la PCB. La función principal es fijar los componentes en la PCB. El equipo utilizado es una máquina dispensadora, ubicada en el extremo frontal de la línea de producción SMT o detrás del equipo de prueba.
Instalación: Su función es instalar con precisión los componentes de montaje en superficie en la posición fija de la PCB. El equipo utilizado es una máquina colocadora, que se encuentra detrás de la máquina de serigrafía de la línea de producción SMT.
Curado: Su función es fundir el adhesivo SMD para que los componentes de montaje en superficie y la placa PCB queden firmemente unidos entre sí. El equipo utilizado es un horno de curado, que se encuentra detrás de la máquina colocadora en la línea de producción SMT.
Soldadura por reflujo: Su función es fundir la pasta de soldadura para que los componentes montados en superficie y la placa PCB queden firmemente unidos entre sí. El equipo utilizado es un horno de reflujo, que se encuentra detrás de la máquina colocadora en la línea de producción SMT.
Limpieza: Su función es eliminar los residuos de soldadura, como el fundente, nocivos para el cuerpo humano sobre la PCB ensamblada. El equipo utilizado es una máquina de limpieza, no es necesario fijar la ubicación y puede estar online o offline.
Inspección: Su función es inspeccionar la calidad de soldadura y la calidad de montaje del PCB ensamblado. Los equipos utilizados incluyen lupas, microscopios, probadores en línea (TIC), probadores de sondas voladoras, inspección óptica automática (AOI), sistemas de inspección por rayos X, probadores funcionales, etc. Esta posición se puede configurar en una ubicación adecuada de la línea de producción según las necesidades de detección.
Retrabajo: Su función es retrabajar la placa PCB que ha detectado un fallo. Las herramientas utilizadas incluyen soldadores, estaciones de trabajo de reparación, etc. Configurado en cualquier lugar de la línea de producción.
Comunicación de marketing integrada de SMT
IMC es la abreviatura de compuesto intermetálico, que el autor traduce como "aleación de interfaz".
En términos generales, significa que la interfaz entre algunos metales en estrecho contacto entre sí producirá un comportamiento de interacción de migración atómica, formando una capa de "compuestos" similares a las aleaciones, y se puede escribir la fórmula molecular. En el sentido estricto del campo de la soldadura, se refiere a los * * * compuestos entre cobre estaño, oro estaño, níquel estaño y plata estaño. Entre ellos, el buen cu6sn 5 (fase eta) y el malo Cu3Sn (fase épsilon) entre cobre y estaño son los más comunes y tienen el mayor impacto en la soldabilidad y la confiabilidad de la unión soldada (es decir, la resistencia de la unión soldada). La esencia de muchos artículos está especialmente diseñada para explicarse.
1. Definición
Metales que se pueden soldar con soldadura de aleación de estaño-plomo (o soldadura por soldadura), como cobre, níquel, oro, plata, etc. , se formará rápidamente una fina capa de un compuesto similar a la "aleación de estaño" entre la soldadura y el metal subyacente que se va a soldar a altas temperaturas. Esta sustancia se origina a partir de la combinación mutua, penetración, migración y difusión de átomos de estaño y átomos de metal de soldadura. Una fina capa de "* * * * compuesto" aparece inmediatamente después del enfriamiento y la solidificación, y luego crece gradualmente y se vuelve más espesa. El grado de envejecimiento de este tipo de material se ve afectado por la cantidad de interpenetración entre los átomos de estaño y los átomos metálicos subyacentes, y se puede dividir en varios niveles. Este compuesto intermetálico formado entre la soldadura y su interfaz de metal de soldadura se denomina IMC. Este artículo solo analiza los IMC que contienen estaño y otros IMC no se tratarán en profundidad.
En segundo lugar, propiedades generales
Debido a que el IMC alguna vez fue un cuasicompuesto que podía escribirse con una fórmula molecular, sus propiedades son muy diferentes de las del metal original, y también tiene diferentes efectos sobre la influencia general de la resistencia de la unión de soldadura. En primer lugar, sus características se describen brevemente a continuación:
◎ IMC solo ocurre cuando la PCB se suelda a alta temperatura o se refunde estaño-plomo (es decir, la placa estañada se funde o se rocía con estaño). ). IMC tiene una cierta composición y estructura cristalina, y su tasa de crecimiento es proporcional a la temperatura. La tasa de crecimiento es más lenta a temperatura ambiente. No se detiene hasta que aparece una barrera de plomo completa (consulte la Figura 6).
◎ El IMC en sí no es frágil, lo que dañará la resistencia mecánica y la vida útil de la junta de soldadura, especialmente la resistencia a la fatiga, y su punto de fusión es más alto que el del metal.
◎Dado que los átomos de estaño en la soldadura cerca de la interfaz se alejarán gradualmente entre sí y formarán IMC con el metal a soldar, la cantidad de estaño allí disminuirá y la proporción de plomo aumentará relativamente. , lo que resulta en una mayor ductilidad de la unión soldada y una menor resistencia de fijación. La reducción, con el tiempo, puede incluso conducir a la relajación de todo el cuerpo de soldadura.
◎Una vez que la capa de estaño fundido original o la capa de estaño en aerosol de la almohadilla aparece IMC "gruesa" que está demasiado cerca del cobre inferior, dificultará en gran medida la soldadura posterior de la almohadilla; , las propiedades de soldabilidad o humectabilidad se deteriorarán.
◎Debido a la penetración de cristales de estaño-cobre o cristales de estaño-plata en las uniones de soldadura, la dureza de la propia soldadura también aumentará, lo que puede provocar fragilidad con el tiempo.
◎IMC envejecerá y se espesará gradualmente en cualquier momento. Habitualmente, su espesor de crecimiento tiene una relación parabólica con el tiempo, es decir:
δ=k √t,
k=k exp(-Q/RT)
δ representa el espesor del IMC después del tiempo t.
k representa la constante de crecimiento de IMC
a una determinada temperatura.
t representa la temperatura absoluta.
r representa la constante de los gases,
es decir, 8,32 julios/mol.
q representa la energía de activación del crecimiento del IMC.
K = K = Constante de crecimiento del IMC con el tiempo,
En unidades de millas náuticas/√segundo o micrón/√día (
1μm/√día= =3,4 nm/√seg.
Ahora, los números de la siguiente tabla comparan las tasas de crecimiento de cuatro IMC comunes que contienen estaño a diferentes temperaturas:
Tabla 1 a diferentes temperaturas Tasa de crecimiento de IMC (nm/√s)
Interfaz de metal 20 ℃ 100 ℃ 135 ℃ 150 ℃ 170 ℃
1. Estaño/oro 40
2. Estaño /plata 0,08 17-35
3. Estaño/níquel 0,08 1,5
4. , la tasa de crecimiento de la capa de IMC en la superficie media de cobre de varias aleaciones que contienen estaño también es diferente. Por ejemplo, estaño y plomo en inmersión en caliente 5 n/s, el estañado puro por niebla es 7,7 (. las siguientes unidades son las mismas), la película de estaño-plomo con una proporción de 30/70 es 11,2, la película de estaño-plomo con una proporción de 70/30 es 12,0 y el recubrimiento de estaño puro brillante es 3,7, entre ellos). cuál es mejor el recubrimiento final de estaño brillante.
En tercer lugar, soldabilidad y energía superficial
En lo que respecta al metal subyacente soldable, existen muchos mecanismos que afectan su soldabilidad, uno de los cuales es el tamaño de la "energía libre superficial". . En otras palabras, si la soldadura dependerá de:
(1) La energía superficial del metal inferior a soldar,
(2) La "energía superficial" de la soldadura misma. depende de ambos.
Cuando la energía superficial del material base es mayor que la energía superficial de la propia soldadura, su rendimiento en inmersión en estaño será muy bueno; de lo contrario, su rendimiento en inmersión en estaño será muy pobre. Es decir, cuando la energía superficial de la soldadura menos la energía superficial del metal subyacente da como resultado un valor negativo, se producirá una contracción del estaño. Cuanto mayor sea el valor negativo, peor será la soldadura e incluso peor será la deshumidificación.
La "energía superficial" de una superficie de cobre fresco medida en el vacío es de aproximadamente 65.438 ± 0,265 dinas/cm. Cuando la soldadura 63/37 se calienta hasta el punto de fusión ** (punto eutéctico 65, 438 + 0,83 °C), con la ayuda de un fundente, su energía superficial es de sólo 380 dinas/cm. Si los sueldas juntos, el rendimiento del estaño por inmersión será muy bueno. Pero si una superficie de cobre fresca y limpia se deja deliberadamente en el aire durante 2 horas, su energía superficial caerá drásticamente a 25 dinas/cm, restarle 380 no sólo es negativo (-355), sino que está muy lejos de él. La soldadura, naturalmente, no será buena. Por lo tanto, es necesario utilizar un fundente fuerte para eliminar el óxido de la superficie del cobre y reactivarlo. La energía superficial aumentará nuevamente cuando supere la energía superficial de la propia soldadura, la soldabilidad tendrá buenos resultados.
Cuatro. Formación y envejecimiento de la aleación de interfaz Sn-Cu * * *
Cuando la soldadura fundida cae sobre una superficie de cobre limpia, el efecto de soldadura por humectación (comúnmente conocido como comer estaño) se producirá inmediatamente. En este momento, los átomos de estaño se difundirán inmediatamente en la capa de cobre y los átomos de cobre también se difundirán en la soldadura al mismo tiempo. Los dos forman un IMC benigno y necesario de Cu6Sn5 en la interfaz, llamado fase eta (pronunciada fase Eta). ). La proporción en peso de estaño en este nuevo "cuasi-compuesto" es aproximadamente del 60%. Si una pequeña cantidad de superficie de cobre encuentra una gran cantidad de soldadura, su IMC solo necesita de 3 a 5 segundos para crecer hasta el nivel de equilibrio original, como 0,5 μm a 240 ℃ a 0,9 μm a 340 ℃. Pero al mismo tiempo, parte del cobre del fondo se fundirá en la piscina principal de estaño líquido, provocando una contaminación negativa.
(a) Estado inicial: Cuando la soldadura cae sobre una superficie de cobre limpia, inmediatamente se generará la fase eta Cu6Sn5, que es la parte (2) de la figura.
(b) Período de inmersión en estaño: el estaño en la capa de soldadura continuará filtrándose hacia el IMC para formar nuevo Cu6Sn5 y, al mismo tiempo, el cobre se filtrará gradualmente hacia la capa de fase eta original para forme nuevo Cu3Sn, como se muestra en la figura de (5). En este momento, la cantidad de estaño en la soldadura disminuirá, por lo que la cantidad de plomo aumentará proporcionalmente. Si se va a volver a soldar la superficie, se producirá una contracción del estaño.
(c) Capa barrera rica en plomo: cuando el estaño en la capa de soldadura continúa filtrándose para formar un IMC más grueso, el contenido de plomo en la capa de soldadura aumenta gradualmente y finalmente se bloquea la filtración de estaño. por toda la capa de plomo.
(d)Exposición a IMC: debido a la pérdida de estaño, la capa de soldadura queda suelta y expuesta a la capa inferior de IMC, y finalmente llega al extremo no húmedo.
Durante el proceso de envejecimiento a largo plazo después de la operación a alta temperatura, entre el IMC benigno de la fase eta y la matriz de cobre, debido a la penetración continua del cobre, la composición local de Cu6Sn5 se transformará gradualmente en la fase ε maligna de Cu3Sn (también pronunciada como fase ε). La cantidad de cobre aumentará del 40% de la fase eta anterior al 66% de la fase ε. Este fenómeno de envejecimiento y deterioro se intensifica con la prolongación del tiempo y el aumento de la temperatura, siendo la influencia de la temperatura particularmente fuerte. Desde la perspectiva de la "energía superficial", se puede ver que el número de energía superficial de esta fase ε maligna con alto contenido de cobre es extremadamente bajo, solo la mitad que el de la fase eta benigna. Por tanto, el Cu3Sn es un IMC muy perjudicial para la soldabilidad.
La benigna fase eta Cu6Sn5 que apareció anteriormente es una condición necesaria para una buena soldabilidad. Sin la presencia de esta benigna fase eta no sería posible una buena inmersión en estaño y una correcta soldadura. En otras palabras, el IMC de fase eta debe generarse primero en la superficie de cobre antes de que las uniones de soldadura tengan resistencia. De lo contrario, la soldadura simplemente se enfría temporalmente y se solidifica sobre la superficie de cobre en su estado adherido. Este tipo de unión soldada es como un árbol sin raíces y no tiene ninguna fuerza. Los dos IMC de aleaciones de Sn-Cu también son diferentes en estructura física. Entre ellos, la fase ε maligna (Cu3Sn) suele presentar una organización columnar, mientras que la fase eta benigna (Cu6Sn5) es una organización esférica. La Figura 8 muestra la soldadura en la lámina de cobre después de un largo envejecimiento, luego doblada, nivelada, pulida y micrograbada.
La microestructura de ambos IMC es claramente visible y la dureza de ambos IMC es de aproximadamente 500 unidades de microdureza.
Durante el proceso de espesamiento del IMC, sus granos también cambiarán en cualquier momento. Es difícil medir el espesor en imágenes de cortes debido a los cambios en el tamaño de las partículas y la deformación. Por lo general, una vez completado el pulido final de las rodajas, puede utilizar una solución de grabado especial (NaOH)
50/gl, añadir 1,2-nitrofenol 35 ml/L, 70 ℃), operar bajo onda ultrasónica Con la ayuda de IMC, puede morder la capa transparente de IMC y ver las diversas condiciones de cristalización de cada capa. La comparación de las dos propiedades IMC de aleaciones de estaño y cobre es la siguiente:
Comparación de las dos propiedades IMC de dos aleaciones de estaño y cobre
La fórmula de denominación % en peso de contenido de estaño aparece en la color cristalización rendimiento energía superficial fase eta (Eta) Cu6Sn5 60% de estaño fundido a alta temperatura se suelda a la superficie de cobre limpia, formando inmediatamente la interfaz entre la soldadura o el estaño puro y el cobre.
Bola blanca
Organización
IMC benigno
La resistencia de la microsoldadura debe ser muy alta
ε La soldadura de fase (ε)Cu3Sn 30% se produce gradualmente después de altas temperaturas o envejecimiento prolongado.
Entre Cu6Sn5 y la superficie de cobre
Barra gris
Transparente
IMC maligno
puede causar contracción del estaño o el estaño antiadherente es sólo la mitad que el Eta. Lo que es muy interesante es el IMC benigno del Cu6Sn5 puro. Aunque las moléculas son exactamente iguales, la apariencia es muy diferente cuando el entorno de crecimiento es diferente. Si una superficie de cobre limpia se sumerge en caliente en estaño puro fundido, cuando la cantidad de estaño y calor son suficientes, la benigna superficie IMC de Eta tendrá forma de guijarro. Sin embargo, si la pasta de soldadura hecha de aleación Sn-Pb (63/37) se funde y se suelda a la superficie de cobre con aire caliente, es decir, el contenido de estaño y el calor son insuficientes, en realidad crecerá otra apariencia IMC en forma de varilla corta. (tenga en cuenta que el cobre y el plomo no producen IMC, y sus propiedades de humectación y dispersión son completamente diferentes. Además, una vez que la capa IMC de cobre y estaño se oxida, se convertirá en una película muy resistente, incluso tan delgada como 1,5 nm. Capa atómica , no importa cuán fuerte sea el flujo, no puede hacer nada. Por eso no es fácil comer estaño en la parte delgada del orificio de PTH (hay una explicación muy clara en la página 337 de la "Guía científica SMT"). " nombrado por C. Lea), por lo que se puede ver que al soldar la capa de soldadura principal del punto debe ser ligeramente más gruesa para garantizar la mayor soldabilidad posible. De hecho, al comienzo de "mojar", el estaño líquido rápidamente se difunde fuera del sitio con un pequeño ángulo de contacto a alta temperatura, y también dentro del sitio. Hay una conexión entre el estaño líquido y el cobre sólido, y luego se enraiza para generar IMC. Este es un paso termodinámico, que explica los detalles de. su papel hipotético.
verbo (abreviatura del verbo) envejecimiento del IMC de estaño-cobre<. /p>
De lo anterior se puede ver que la fase eta benigna (Cu6Sn5) se formó por primera vez entre el estaño. y el cobre se ha convertido en una condición necesaria para una buena soldadura. Es igualmente claro que sólo si existe IMC, habrá una unión de soldadura fuerte. Sí, este buen IMC se deteriorará gradualmente debido a la intrusión continua de cobre y gradualmente se convertirá en uno malo. Fase ε (Cu3Sn). El espesor total de estos dos IMC aumentará a medida que aumente la temperatura y aumentará con el tiempo. La Tabla 3 a continuación muestra el espesor total del IMC medido en diversas condiciones. Cuanto más grueso sea el IMC total, peor será la soldabilidad. a diferentes temperaturas sin cobre Espesor del cobre estaño IMC
Condición Espesor IMC (mils)
Placa de estaño fundido 0,03-0,04 (refiriéndose a aceite para freír o IR)
Hojalata 0,02- 0,037 porciones
Hornear a 170 ℃ durante 24 horas, la temperatura es superior a 0,22
Hornear a 125 ℃ durante 24 horas 0,046
Hornear a 70℃ durante 24 horas 0,017
Almacenamiento a 70℃ durante 40 días 0,05
Almacenamiento a 30℃ durante 2 años 0,05
Almacenamiento a 20℃ durante 5 años 0,05
0,01~0,02 después de la soldadura simple del componente
Figura 12. El envejecimiento y el espesamiento del IMC de estaño-cobre no solo son proporcionales a la raíz cuadrada del tiempo, sino que También se ven fuertemente afectados por la temperatura ambiente y la pendiente cambia mucho.
Durante el proceso de envejecimiento de IMC, el contenido de estaño en la capa original de estaño-plomo se produce continuamente para formar una aleación con el cobre base, de modo que el contenido de estaño en el recubrimiento original de estaño-plomo o estaño -El recubrimiento en aerosol con plomo disminuye gradualmente y luego el contenido de plomo aumenta proporcionalmente. Una vez que el espesor total del IMC aumenta a la mitad de toda la capa de estaño-plomo, su contenido de estaño también disminuirá del 60% al 40% y, por supuesto, el deterioro de sus propiedades de inmersión en estaño es evidente. Además, es suministrado por una cantidad ilimitada de cobre en el sustrato, pero la cantidad de estaño en la película superficial es cada vez menor, por lo que el IMC formado posteriormente tenderá a ser Cu3Sn maligno.
Y tenga en cuenta que una vez que el ambiente supera los 60 °C, incluso el Cu6Sn5 recién generado comienza a convertirse en Cu3Sn. Una vez que esta mala fase ε se convierte en clima, el estaño en el cuerpo de la junta de soldadura continuará deslizándose hacia la interfaz, lo que provocará que aumente la proporción de plomo en toda la película del cuerpo y la soldadura posterior mostrará deshumidificación. El grado de deterioro de este punto de no retorno variará con el espesor de la película original de estaño-plomo. Cuanto más fino sea, más será abusado por el oxígeno del aire, lo que provocará que se deteriore más rápido. Por lo tanto, para evitar este dolor adicional, las especificaciones generales requieren que el recubrimiento de estaño y plomo esté al menos 0,3 mils por encima.
Además de un IMC deficiente y una baja energía superficial, la película envejecida de estaño y plomo también contiene impurezas en el recubrimiento de cobre, como óxidos, agentes de pulido orgánicos y otros * * depósitos, así como materia orgánica o Otras impurezas en el recubrimiento de estaño y plomo también se moverán hacia el IMC, provocando que se intensifique la contracción del estaño.
De muchos experimentos e informes anteriores, podemos saber que existen tres modos de envejecimiento acelerado. Podemos comparar las dos analogías experimentales anteriores de degradación de soldadura y contracción de estaño de la siguiente manera:
◎. Póngase en contacto con vapor saturado a alta temperatura durante 1 ~ 24 horas.
◎Póngalo en un horno de secado a 125 ~ 150 ℃ durante 4 ~ 16 horas.
◎ Colocar en un ambiente de vapor más oxígeno durante 65,438 ± 0 horas; luego colocar solo en vapor durante 24 horas, luego colocar en un horno de secado a 155 ℃ durante 4 horas; ℃, 90 65438±00 días en un ambiente de ~95%RH. Este movimiento constante
equivale aproximadamente a 1 año de crianza natural. En estas condiciones de envejecimiento a alta temperatura y alta humedad, se producirá oxidación, corrosión y agotamiento de los átomos de estaño en la superficie de la película de estaño y plomo y en la interfaz con el cobre, lo que dará como resultado una mala soldabilidad.
6. IMC de estaño y oro
El crecimiento del IMC entre la soldadura y la capa de oro es mucho más rápido que el de la aleación de cobre y estaño. La fórmula molecular obtenida a partir del orden de aparición es. AuSn.
, AuSn2, AuSn4, etc. Después de envejecer a 150 °C durante 300 horas, su IMC puede crecer hasta 50 μm (o 2 ml) de espesor. Por lo tanto, después de soldar las patas de las piezas chapadas en oro, debido a la rápida formación de IMC, la resistencia de las uniones de soldadura se debilitará y la fragilidad aumentará. Afortunadamente, todavía está rodeado por una gran cantidad de soldadura blanda, por lo que los defectos internos aún no han quedado expuestos. Si la capa de oro es muy delgada, como colocar una capa de oro muy delgada sobre la superficie de cobre y luego retirar la soldadura, la resistencia de la unión de soldadura pronto se deteriorará. Este cambio se puede entender claramente a partir de la reducción en la prueba de resistencia a la fatiga. ciclo.
Alguien una vez usó deliberadamente prensado en caliente para presionar alambre de oro en la soldadura (tenga en cuenta que la temperatura utilizada debe ser inferior al punto de fusión del estaño y el plomo), por lo que el oro comenzó a difundirse en la soldadura circundante. formando gradualmente una figura muestra IMC blanco disperso. El diámetro original del alambre de oro era de 45 μm, pero después de envejecer a 155 ° C durante 460 horas, se consumió por completo. El efecto es realmente sorprendente. Sin embargo, si se recubre una capa de oro sobre la superficie del níquel, o se añade deliberadamente un poco de indio a la soldadura, la velocidad de difusión del oro se puede reducir considerablemente hasta 5 veces.
7. IMC estaño-plata
El estaño y la plata también formarán rápidamente la aleación de interfaz Ag3Sn, lo que provocará que muchas piezas plateadas se produzcan poco después de la soldadura.
La pérdida de plata en la soldadura provoca que la resistencia estructural de las uniones de soldadura de los pasadores de plata se deteriore rápidamente, lo que se denomina "plata de inmersión". Este tipo de problema de confiabilidad posterior a la soldadura ha ocurrido en muchos "procesos de película gruesa" que utilizan capas de paladio y plata como conductores, y existen muchos precedentes en SMT. Si cambia ligeramente la composición de la soldadura Sn-Pb * * * con un contenido de oro de 63/37 y agrega un 2% de plata para convertirla en 62/36/2, puede aliviar o evitar este fenómeno de "sangrado de plata", y También puedes aliviar el problema de la soldadura. En el reciente tratamiento con plata por inmersión de almohadillas de cobre, la capa de plata orgánica es de solo 4-6 μm, por lo que en el momento de la soldadura, la plata se funde rápidamente en el cuerpo de soldadura y la capa de IMC formada por la unión de soldadura final sigue siendo Cu6Sn5 de cobre y estaño.
Por lo tanto, se sabe que la función de la capa de plata es únicamente proteger la superficie del cobre de la oxidación, lo cual es muy similar al Enetk del agente protector orgánico del cobre (OSP). De hecho, la plata en sí no interviene en la soldadura.
8. IMC de estaño y níquel
Debido a consideraciones de resistencia mecánica, los pines de los componentes electrónicos suelen utilizar latón en lugar de cobre puro como sustrato. Sin embargo, dado que el latón contiene una gran cantidad de zinc, lo que dificultará en gran medida la soldabilidad, se debe utilizar niquelado como capa barrera para completar la tarea de soldadura. De hecho, esto sólo logra temporalmente el propósito de eliminar desastres y evitar desastres durante el momento de la soldadura. Dado que en un futuro próximo seguirá apareciendo IMC entre el níquel y el estaño, seguirá teniendo un impacto negativo en la resistencia de las uniones de soldadura.
Tabla 4. Comparación de coeficientes de difusión y energías de activación de diferentes compuestos intermetálicos
Sistema coeficiente de difusión de compuestos intermetálicos (m2/s) energía de activación (J/mol)
Aleación cobre-estaño Cu6Sn5, Cu3Sn 1 ×106 80.000
Aleación de níquel-estaño Ni3Sn2, Ni3Sn4, ni3sn 7 2×107 68000
Au-Sn AuSn, AuSn 2 AuSn 3×104 73000
Fe-Sn fesnfesnfsn 2 2×109 62000
Ag3Sn 8×109 64000
A temperatura ambiente, el crecimiento del IMC generado por el estaño y el níquel en comparación con la tasa de IMC del estaño y el cobre es muy limitado. Pero es mucho más lento que las aleaciones de estaño y cobre a altas temperaturas, por lo que puede actuar como una barrera entre el cobre y el estaño o el oro. Además, cuando la temperatura ambiente es diferente, la apariencia y composición del IMC también son diferentes. Las moléculas de este frágil IMC cercanas a la superficie del níquel se consideran Ni3Sn4, mientras que las moléculas cercanas a la superficie del estaño son muy diferentes y es difícil encontrar una fórmula general. Generalmente están representadas por NiSn3. Según algunos datos experimentales, la tasa de crecimiento de este último es aproximadamente tres veces mayor que la del primero. Además, debido a que el níquel se pasiva fácilmente en el aire, también tendrá un impacto extremadamente adverso en la soldabilidad. Por lo tanto, generalmente es necesario colocar una capa de estaño puro sobre la superficie del níquel para mejorar la soldabilidad. Si se utiliza para contacto conductor, también se puede recubrir con oro o plata.
Nueve. Conclusión
Es un fenómeno natural que la soldabilidad de varias superficies a soldar empeore y la resistencia de las uniones soldadas se debilite. Al igual que el nacimiento, el envejecimiento, la enfermedad y la muerte en el mundo sensible, la decadencia y el desgaste en el mundo sin corazón sucederán tarde o temprano y son inevitables. Después de comprender la causa y el proceso, la mejor estrategia es encontrar formas de mejorarlo y extender su vida útil.