Ảnh hưởng của việc làm nóng bề mặt đến hiệu suất thi công hàn như một hướng dẫn để phát triển quy trình lắp ráp Phần 1: Phân tích cơ sở

Emerald - Tập 8 Số 3 - Trang 12-18 - 1996
P.T.Vianco1, A.C.Claghorn **1
1Center for Solder Science and Technology, Sandia National Laboratories, Albuquerque, New Mexico, USA

Tóm tắt

Một nghiên cứu đã được thực hiện để khảo sát khả năng ướt của hàn 63Sn‐37Pb và 96.5Sn‐3.5Ag trên đồng và Kovar ™ được mạ vàng - niken, sử dụng chất trợ hàn dựa trên nhựa thông, bị kích hoạt nhẹ (RMA), một chất trợ hàn là axit hữu cơ tan trong nước (WS), và một chất trợ hàn có ít dư lượng (LR). Thông số định lượng được sử dụng là góc tiếp xúc, θc, được đo bằng kỹ thuật meniscometer /cân độ ướt. Phần đầu tiên của nghiên cứu (Phần 1) đã kiểm tra hiệu suất ướt sau khi tiếp xúc liên tục ở 25°C trước khi thử nghiệm. Tiếp theo, một bước làm nóng đã được đưa vào quy trình thực nghiệm sau khi áp dụng chất trợ hàn, nhưng trước khi thử nghiệm khả năng ướt, nhằm mô phỏng quy trình hàn tái dòng trong nhà máy; các kết quả này được trình bày trong Phần II của nghiên cứu này. Góc tiếp xúc cho hàn 63Sn‐37Pb (215°C) trên đồng là 22±2° với chất trợ hàn RMA, 12±5° cho chất trợ hàn WS, và 31±6° cho chất trợ hàn LR. Tăng nhiệt độ hàn 63Sn‐37Pb lên 245°C đã cải thiện khả năng ướt với chất trợ hàn RMA và LR, nhưng không có thay đổi nào được quan sát với chất trợ hàn WS. Hàn 96.5Sn‐3.5Ag (không chì) thể hiện khả năng ướt kém hơn trên đồng so với hợp kim 63Sn‐37Pb, với các góc tiếp xúc 41±2° (RMA), 63±15° (WS) và 39±4° (LR). Đối với các bề mặt Kovar™ được mạ vàng - niken, hàn 63Sn‐37Pb ở 215° có các góc tiếp xúc là 15±3°, 35±6° và 29±6° cho các chất trợ hàn RMA, WS và LR, tương ứng. Các giá trị này đã giảm tại nhiệt độ thử nghiệm cao hơn (245°). Hàn 96.5Sn‐3.5Ag cũng thể hiện hiệu suất ướt tốt trên các mẫu Kovar™ được mạ vàng - niken so với đồng. Phân tích các thông số tính chất bề mặt, γSF‐γSL và γLF, minh họa tầm quan trọng của γLF cũng như điều kiện của bề mặt (γSF) đối với hiệu suất khả năng ướt. Phân tích ‘kết hợp’ dữ liệu khả năng ướt của 63Sn‐37Pb và 96.5Sn‐3.5Ag trên cả bề mặt đồng và Kovar™ được mạ vàng - niken đã được sử dụng để dự đoán độ phụ thuộc nhiệt độ hàn đến khả năng ướt cho ba chất trợ hàn và hai vật liệu nền.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

1Lea, C., ‘A Scientific Guide to Surface Mount Technology’,Electrochemical Publications Ltd, Port Erin, Isle of Man,pp.346‐370(1988).

2Electronics Industries Association,‘EIA Interim Standard, EIAIS‐86’, March(1993).

3 Zarrow, P.,‘Optimising IR Reflow’, Electronic Packaging &Production, p. 32, November (1990).

4 Ennis, T. et al.,‘A Study of the Effects of Infra‐Red Reflow Profile on Solder Joint Strength and Structure’, Soldering &Surface Mount Technology, p.12, October (1992).

5Hutchins, C., ‘Reflow Soldering’, Surface Mount Technology, p.66,June (1994).

6Lea, C., ‘Quantitative Solderability Measurement of Electronic Components’,Soldering &Surface Mount Technology, p.4, October (1990).

7Kovar™ is a registered trademark of Carpenter Technologies.

8Vianco, P.,‘An Overview of the MeniscometerWetting Balance Technique for Wettability Measurements’, in ‘The Metal Science of Joining’, TMS,Warrendale, PA, p. 265 (1992).

9Vianco, P.,‘Strategy for Prototyping Alternative Solder Alloys in Electronic Assemblies’, Presentation, Midwest Electronics Exposition, Minneapolis, MN, May (1994).

10Mayhew, A. and Wicks, G., ‘Solderability and Contact Angle’, Proceedings InterNepcon III, p. 45 (1971).

11 Jackson, A., Artaki, I. and Vianco, P.,‘Manufacturing Feasibility of Several Lead‐Free Solders for Electronic Assembly’, Proceedings 7th International SAMPE Electronics Conference, Covina, CA, p.381 (1994).

12 Vianco, P. andMizik, P., ‘Prototyping Lead‐Free Solders on Hand‐Soldered, Through‐Hole Circuit Boards’, Proceedings 7th International SAMPE Electronics Conference, Covina, CA, p. 366 (1994).

13 Vianco, P.,Artaki, I. and Jackson, A.,‘Reliability Studies of Surface Mount Boards Manufactured with Lead‐Free Solders’, Proceedings Surface Mount International, Edina, MN, p. 437 (1994).

14 Murr, L., ‘Interfacial Phenomena in Metals and Alloys’, Addison‐Wesley, Reading, PA, pp. 101‐106 (1975).

15Vianco, P.,Hosking, F. and Rejent, J., ‘Solderability Testing of Kovar with 60Sn‐40Pb Solder and Organic Fluxes’, Welding Journal, No.69, pp.230s (1990).

16 Bickerman, J., ‘Surface Chemistry for Industrial Research’,Academic Press, New York, NY, pp.64‐85(1949).

17Murr, L., op. cit., pp.124‐125.

Thông tin
Thông tin xuất bản

Emerald

Tập 8 Số 3

12-18

Thông tin tác giả