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1、電子工藝技術(shù)ElectronicsProcessTechnology2011年9月251第32卷第5期預(yù)成型焊片潤(rùn)濕性動(dòng)態(tài)測(cè)試方法劉嘉1,陳衛(wèi)民2,周龍?jiān)?,安兵1,吳懿平1(1.華中科技大學(xué)武漢光電國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(籌),湖北武漢430074;2.廣州先藝電子科技有限公司,廣東廣州511400)摘要:預(yù)成型焊片的潤(rùn)濕性直接關(guān)系到光電子封裝的可靠性。常用的焊料潤(rùn)濕性評(píng)價(jià)方法對(duì)于評(píng)價(jià)預(yù)成型焊片潤(rùn)濕性具有很大局限性。提出了一種動(dòng)態(tài)測(cè)試焊料潤(rùn)濕性的
2、方法,并設(shè)計(jì)了一套測(cè)試系統(tǒng)。通過(guò)鋪展面積與時(shí)間的關(guān)系曲線得出最大鋪展面積、潤(rùn)濕時(shí)間、平均潤(rùn)濕速度和瞬時(shí)潤(rùn)濕速度等特征參數(shù),對(duì)預(yù)成型焊片的潤(rùn)濕性進(jìn)行評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)表明,該潤(rùn)濕性動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)能夠方便地獲得鋪展面積與時(shí)間的關(guān)系曲線,從中可得出不同預(yù)成型焊片在特定環(huán)境下潤(rùn)濕性的變化規(guī)律,也說(shuō)明了該動(dòng)態(tài)測(cè)試方法的可行性。關(guān)鍵詞:預(yù)成型焊片;潤(rùn)濕性;動(dòng)態(tài)測(cè)試中圖分類號(hào):TN606文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):10013474(2011)05025105ADy
3、namicTestMethodofSolderPrefmWettabilityLIUJia1CHENWeiming2ZHOULongzao1ANBing1WUYiping1(1.HuazhongUniversityofScienceTechnologyWuhanNationalLabatyfOptoelectronicsWuhan430074China2.GuangzhouXianyiElectronicsTechnologyCo.LT
4、DGuangzhou511400China)Abstract:Thewettabilityofsolderprefmswillhaveadirectrelationshipwiththereliabilityofoptoelectronicpackages.Thecurrentevaluationofthesolderwettabilityhassignificantlimitationtoapplyinthesolderperfms.
5、Putfwardaninnovativedynamicwettingtestmethoddesignatestingsystem.Thespreadingareatimecurvecanbeobtainedbythemethod.Someacteristicparameterssuchasmaximumspreadingareawettingtimeaveragespreadingspeedinstantaneousspreadings
6、peedcanbereachedtoevaluatethewettabilityofsolderprefmsthroughthecurve.Experimentsshowthatthedynamicwettingtestingsystemcaneasilygetthespreadingareawiththetimecurvethevariationofwettabilityofdifferentsolderprefmsinapartic
7、ularenvironmentcanbeknownthefeasibilityofthedynamictestmethodhasalsobeenproved.Keywds:SolderprefmWettabilityDynamictestingDocumentCode:AArticleID:10013474(2011)05025105潤(rùn)濕性是材料表面與界面的重要指標(biāo)之一,焊料合金的設(shè)計(jì)必須考慮合金與基體的潤(rùn)濕性、流動(dòng)性和可焊性,從而保證
8、可靠的焊接性能和產(chǎn)品質(zhì)量。目前對(duì)焊料潤(rùn)濕性常用的檢測(cè)方法包括鋪展面積法、展寬法、接觸角法、滴球法、浸漬法和潤(rùn)濕平衡法[1]。預(yù)成型焊片是當(dāng)前焊料的一種常見使用形式,它具有精確定位定量使用焊料的特點(diǎn),通常用于對(duì)焊料的形狀和質(zhì)量有要求的場(chǎng)合。它一般尺寸?。╩m級(jí)),質(zhì)量輕(mg級(jí)),其潤(rùn)濕性測(cè)試是當(dāng)前的一個(gè)難題。上述幾種焊料潤(rùn)濕性測(cè)試方法對(duì)于預(yù)成型焊片具有很大的局限性。主要表現(xiàn)在操作不方便,無(wú)法得到較有價(jià)值的評(píng)價(jià)參數(shù),也不能直觀反映焊片熔化
9、時(shí)可能具有的特征變化,可重復(fù)性也比較差[2]。傳統(tǒng)鋪展面積法需要焊料的質(zhì)量為0.5g~1.0g,而且焊料質(zhì)量越大,該方法得出的結(jié)論就越有參考價(jià)值[3]。另外傳統(tǒng)的鋪展面積法獲取的只是最后的鋪展面積,該參數(shù)是一個(gè)靜態(tài)參數(shù),而預(yù)成型焊片從開始熔化到平衡過(guò)程中的細(xì)節(jié),包括其變化特征、基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):60876070和60876070)作者簡(jiǎn)介:劉嘉(1986),男,碩士,主要從事電子封裝與預(yù)成型焊片的研究工作。?綜述
10、?第32卷第5期2531.2.4瞬時(shí)潤(rùn)濕速度瞬時(shí)潤(rùn)濕速度v是S(t)曲線的斜率。瞬時(shí)速度ν可以表示為:v(t)=(1)式中:v為瞬時(shí)潤(rùn)濕速度;S為鋪展面積;t為時(shí)間。ν的符號(hào)可以判斷預(yù)成型焊片的潤(rùn)濕性,而ν的大小則表示鋪展面積隨時(shí)間變化的快慢。ν0,表明預(yù)成型焊片正常鋪展,面積變大,通常情況下S(t)曲線的導(dǎo)數(shù)都是大于零的;而當(dāng)νt1(180X)(c)t3t2(180X)(d)平衡時(shí)刻(180X)圖5Au80Sn20不同時(shí)刻的輪廓變化從
11、圖中可以看出,Au80Sn20預(yù)成型焊片的鋪展行為有其特殊之處,當(dāng)達(dá)到熔點(diǎn)后,它不是沿著四個(gè)邊長(zhǎng)方向鋪展,而是迅速地收縮,然后再慢慢鋪展開來(lái)。該現(xiàn)象也只能利用本動(dòng)態(tài)測(cè)試方法才能觀察到。2.2.2發(fā)現(xiàn)焊片表面氧化和基板表面缺陷圖6和7為233℃下在空氣中加熱鍍金Cu基板和Sn63Pb37預(yù)成型焊片所得圖片,圖6不加助焊劑,焊片熔化后色暗無(wú)光,還有收縮現(xiàn)象,可知焊片被氧化,潤(rùn)濕性不良。圖7為加入松香助焊劑后效果,焊片鋪滿整個(gè)基板,潤(rùn)濕性好。
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