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类别:焊xi机百科 文章chu处:gogo体yu平台怎么样发布时间:2021-08-04 浏览人ci: 字体变大 字体变小

  不duan增加数讂hi?透?康牧?觴ing推动dianzi产品的小型化、fu杂化、集成化设ji。随着PCB蓌i膟uanjianzhanwei变小,封zhuang尺寸也随之缩小。但shi,为提高xing能寻找设ji方an的动力不duan增强。焊点shiyongdianzi器jian构成组jian的基本部fen,它提供组jian中的dian气、re和机械连接。因此,焊接材料一zhi在yan进,使这样的技术革命能gou实xian。

  

  在21世纪初,在焊接材義ian邢拗剖箉ong铅促使dianzixing业广泛使yongwu铅焊接材料。从那时起,对具有re可靠xing与机械可靠xing的焊xi合金的xu求就成为kai发新焊接材義i膠uizhong要的技术驱动因su。低温焊料(LTS)目前正被考虑yongyugezhong组zhuangxu求。这些低温焊xi有可能通过jian少re暴露lai提高长期可靠xing,通过使yong低Tg 的PCB和低温兼rongyuanjian及它的碳足迹lai降低总的材料成本。使yong低温焊xi还被认为可yi降低能量消耗,jian少BGA封zhuang与PCB的动态翘曲,提高组zhuang成品lv,降低或消除mei有润湿的kai路和枕头效ying缺陷。的确,动态翘曲shiPoP底部和PoP内存封zhuang的一个yanzhong问题,因为它们可能会导致yanzhong的焊接缺陷,li如mei有润湿的kai路、焊xi桥连、枕头效ying和fei接chu点kai路。大量褁in縝iao明,这zhong翘曲的高秗e【鰕u回流温度,组zhuang时将焊接温度bao持在200°Cyixia,就可yi把翘曲的高度大幅降低到可接受水平。


  

  xia一代LTS合金值得注意的shi,zhi降低合金的rong点籫ong蛔銀i解决这类技术在可靠xing方面的困nan。li如,gong晶42Sn58Bi合金会shi一zhong合乎luo辑祅an≡瘢??膔ong点shi138°C,但shi,它祅an诱箈ingbi絰i停瑀e疲劳寿命bi较差,不如xian在正在使yong的SAC305合金。

  

  因为这zhong合金的富bi相shi易脆的,这使gong晶42Sn58Bi焊xi在高ying变速聅hi閗uangxiarong易发生脆xingduan裂。材料供yingshang和xing业协会,li如iNEMI正在kai发和测shi新的低温合金,yi满足这些要求。

  

  在合金中加ruyinshi改变gong晶xibi合金微观jie构和xing能的一zhongzui常yong的方法。MacDermid Alphadianzi解决方an公si对焊xi合金的广泛褁in縨ei有謌ong統u此,他们还致力yukai发具有更高re可靠xing和机械可靠xing的低温焊xixi列产品。经过证明,SBX02焊xi(含微量tian加剂X的wuyinxibigong晶合金)的縢ou?党錴ixing能和re循环xing能,要bi襤ua銀i知的42Sn58Bi和2Sn57.6Bi0.4Ag合金更高。zui近,HRL1焊xi(一zhongfeigong晶xibi焊xi,含yue2 wt.% (zhong量百fenbi2 %)的xing能tian加剂)biaoxianchu优异的跌落冲jixing能和re循环xing能。如图所shi,这zhong新的LTS合金把zuijia水平的bi和正确的合金tian加剂组合jie合起lai,yi提高合金的re可靠xing和机械可靠xing。

  

  LTSxi膏与组zhuang把选定的合金加工成IPC四型粉mo,使yong适量的焊膏助焊剂hun合成xi膏,然后zai进一步评gu焊点的re可靠xing和机械可靠xing。使yongHRL1xi膏lai组zhuang测shi工具的回流温度曲线如图1所shi。在100-120℃的温度jin渍60-90秒。液相线(TAL)yi上时间为35到40秒,zui高回流温度为185-190°C。评gu的所有BGA都shiSAC305焊xi球。

  

  大块合金的属xing固rong体强化和沉淀/弥散硬化jie合起lai,可yi提高金属xi的机械强度。bi、铟、锑这些yuansu在xi中的rong解度bi较高,在合金謝ing纬晒蘲ong体,er其他的yuansu如yin和铜在xibi合金中的rong解度bi较小,在xibi合金中tian加少量的这些金属可yi提高合金的强度。大块合金的xing能可yi提供关yu焊点縢ou?祔ing力和抗re疲劳xing能的详细信息,超过微观jie构观察。

  

  biao1给chugong晶42Sn58Bi、HRL1和SAC305合金的一些关jian物理xing能。高纯度42Sn58Bi合金的固相线和液相线温度相同(gong晶),大yue为138°C。根据xibi合金的相图,bi含量xia降到58 wt.%对ying的gong晶点yixia蔮ao?合嘞叩奈露壬仙??鈠hong情kuang取决yu合金中tian加的微量金属。在合金HRL1的情kuang中,固相线和液相线的温度fen别shi138℃和151℃。另外,HRL1的DSC曲线biao明,在139°C蔮ao?9.7%的合金zhuan化为液相;在144°C时shi99%。42Sn58Bi合金和HRL1合金的密度biSAC305的密度大,因为bi的密度bixi大得多。HRL1合金的线xingre膨胀xi数(CTE)介yu42Sn58Bi和SAC305之间。 在室温xia,这两zhongxibi合金的极限縢u?慷龋║TS)都明显要高yuSAC305合金。但shi,HRL1合金的qu服强度簍uo诱箈ing与SAC305相似。相bi之xia,的高qu服强度biaoxianchu易脆xing。wu法得到在75°Cxia的拉伸数据,这shi由yu拉伸样品在这个温度时kai始变形,bing且从测shijiajinzhuang置中滑落。不过,在75℃蔮ao琀RL1的縢u?慷群蛁u服强秗e匀缓蚐AC305的xing能相礲ao?飧鲇辛Φ募O骲iao明HRL1改善了机械强度和re强度。

  

  在温度80°C使yongheng定负载(150 牛dun)xia进xing大块合金的蠕变测shi。在进xing任何组zhuang之前,进xing这zhong类型的测shishi测定焊点re机械xing能的机会。

  

  HRL1duan裂前的总时间(也称为蠕变强度)bigong晶42Sn58Bi的高chu30%,这进一步证明HRL1提高了縢ou?祔ing力和抗reying力xing能。

  

  机械可靠xing和re可靠xingbian携设备和shou持设备yi迅速成为wo们日常生huo的一部fen,因此,抗跌落和抗冲jixing能成为在这类设备中使yong的焊xi必须具备的特xing。由yu对真实的dianzi设备进xing测shi相当麻烦er且henang贵,代yong品测shi(li如JESD22-B111标准)可yi代替真实的dianzi设备。JEDEC的服务条jianB(1500 高斯,持续时间0.5 hao秒的半正弦脉冲)可能shizui常见的dian路板级跌落冲ji测shi,bing且可yi供后续测shi的测shijie果can考。

  

  将bi含量降低到58 wt.%yixia可yi在觴ing?岣吆琤i合金延展xing的同时bao持合金的强度,改善抗跌落冲jixing能,如图2所shi。但shi,bi含量达到40wt%或更低的xibi合金的液相线温度高yu178°C,回流温度必须高yu200°C,这违背了使yong低温合金代替SAC合金的目的。此外,将bi含量从58 t.%xia降到可yi将跌落冲ji特xing寿命(即达到累ji故誼ia 63.2%的时间)提到高到77%,但这样的xing能仍然biSAC305替huan品的要求低40%。

  

  在数十zhong使yong了gezhong不同的tian加剂组簒i膞ibi合金中发xian,HRL1的hun合焊点与同质焊点的跌落冲jixing能zuihao,如图3所shi。Weibullfen布曲线显shi,HRL1合金/SAC305hun合焊点的跌落冲ji特xing寿命shi在BGA84中SAC305hun合焊点的82.7%。LGA84采yong一zhong快速测shi方法lai评gu同质焊点的跌落冲jixing为。

  

  在这zhong情kuangxia,HRL1合金的跌落冲ji特xing寿命lue高yuSAC305。

  

  在每一zhong情kuangxia,HRL1和SAC305的Weibull曲线都在95%的可信任区间内。同样值得注意的shi,在BGA84中 ,HRL1和SAC305的形状can数相同(都shi1.27),在 LGA84中也和SAC305几乎一样(fen别shi1.83和1.73)。

  

  re可靠xing测shi使yong一个单区空气-空气re冲ji腔,样品在腔中进xing温度从-40°C到+125°C的re冲ji循环,在每个温度xia停留10fen钟的re循环达到2000ci。根据IPC 9701-A标准中的miao述,连续监测yuanjian的dian阻,把连续五个读数中dian阻增加20%或更多的情kuang定义为失bai。图4shi在1000/1500/2000cire循环后的累ji失bai。在xian场监测中,与SAC305焊点进xingbi较,zhi考虑LTS/SAC305hun合焊点。在前1000ci循籪en衜ei有观察到失bai。1500ci循环后,gong晶xibi合金的失bai速度相秠ue涌欤琫rzhi到2000ci循环时HRL1失bai速度和SAC305的接近。 焊点评guxian场监测焊点的dian阻提供在re循环过程中焊点上发生变化的shi定量信息,焊点横截面fen析(如果有的hua)因为re循环导致的相ying的焊点退化提供看得见的can考。图5shi刚刚焊接的一些HRL1/SAC305hun合焊点(BGA432、BGA208和BGA84)和HRL1同质焊点(LGA256、MLF100和xin片dian阻1206、0805和0201)的lizi。考虑到优化的组jian和回流的条jian,bingjie合封zhuang的尺寸,bingmei有观察到翘曲或焊接缺陷。

  

  在1500cire循环后焊点的横截面,shi1206xin片dian阻在2500cire循环后的横截面。在1500cire循环后,gong晶SnBi/SAC305hun合焊点的退化biHRL1/SAC305hun合焊点高。对1206xin片dian阻进xing单独的re循环测shi,焊点的横截面biao明经过2500ci循环后,HRL1的同质焊点chuxian一点退化。相bi之xia,在SnBi合金和SAC305合金中观察到大量的裂缝。

  

  在这些测shi条jian和yuanjian中,所有三zhong合金在re循环后都biaoxianchu剪切强度xia降(图7),但HRL1的微观jie构似乎更能承受因re循环ying变引起的ying力。在re循环达到500ci蔮ao琯ong晶SnBi和HRL1的剪切强度zhibi初始值10.6和11.2 kgflue为xia降,erSAC305的剪切强度损失bi这两zhong焊xi高8倍。在2000cire循环后,HRL1的剪切强度bi初始值降低24%,ergong晶SnBixia降68.4%,SAC305xia降81%(初始值shi10.1 kgf)。

  

  总jie由yu可yi在200℃yixia回流的高可靠xing低温wu铅焊xi合金的xu求在不duan增长,因此,必须仔细考虑这类合金的特xing,bao括rong融biaoxian、微观jie构和re机械xing能。针对本文讨论的封譨ng褪笛樘鮦ian,jie果总jie如xia:与縢u?慷萣i较高的SnBi合金相jie簒i腍RL1焊xi,qu服强度簍uo诱箈ing和SAC305相似。

  

  HRL1焊xi可yi使峰值回流温度低到185-190°C,使yongSnAgCu焊xi球组zhuang的BGA封zhuang(即与SAC的hun合焊点),或zhe使峰值回纁i露却锏?70-175℃,yongyu均质HRL1焊点。

  

  HRL1的跌落冲jixing能和re循环xing能使它可yi作为测shi工具和实验条jian,yi及许多其他yingyong中使yong。


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