電子產(chǎn)品無(wú)鉛焊接工藝與實(shí)施方法論文
摘要：在科學(xué)和信息技術(shù)飛速發(fā)展的背景下，電子產(chǎn)品制造業(yè)的發(fā)展迎來(lái)了極大的機(jī)遇�，F(xiàn)階段電子產(chǎn)品充滿了人們的生活，加強(qiáng)其加工工藝及實(shí)施方法的研究具有重要意義。本文從電子產(chǎn)品的無(wú)鉛焊接工藝入手，對(duì)無(wú)鉛合金電鍍法、有機(jī)助焊保護(hù)膜和化學(xué)鍍鎳展開(kāi)了詳細(xì)的探討，并在此基礎(chǔ)上對(duì)無(wú)鉛焊接的實(shí)施方法進(jìn)行了研究，希望對(duì)我國(guó)電子產(chǎn)品無(wú)鉛焊接工藝的進(jìn)步起到促進(jìn)作用。
關(guān)鍵詞：電子產(chǎn)品；無(wú)鉛焊接工藝；實(shí)施方法
前言
眾所周知，鉛對(duì)于人體具有嚴(yán)重的危害性，在這種情況下，人們不僅應(yīng)加強(qiáng)對(duì)含鉛食品的預(yù)防，同時(shí)要注重鉛通過(guò)其他途徑來(lái)威脅人類(lèi)的身心健康，近年來(lái)國(guó)際上頒發(fā)并執(zhí)行了ROHS，該令法對(duì)于電子產(chǎn)品中的危害成分進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，其中最主要的就是禁止鉛在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用，因此現(xiàn)階段全球范圍內(nèi)已經(jīng)興起無(wú)鉛焊接技術(shù)。目前我國(guó)多數(shù)行業(yè)都應(yīng)用無(wú)鉛鍍層或者直接從國(guó)外來(lái)購(gòu)買(mǎi)元器件等。經(jīng)過(guò)多年努力，我國(guó)總結(jié)出對(duì)焊料的合理應(yīng)用，同時(shí)加強(qiáng)焊接工藝對(duì)于電子產(chǎn)品的不斷發(fā)展具有重要意義。
一、電子產(chǎn)品無(wú)鉛焊接工藝
�。ㄒ唬o(wú)鉛合金電鍍法
在這一焊接工藝當(dāng)中，電鍍的過(guò)程中采用三種合金的方式，分別為Sn-Cu、Sn-Bi和Sn-Ag。針對(duì)Sn-Cu而言，其電鍍需要99.3的Sn和0.7的Cu，同時(shí)在二百二十七攝氏度下進(jìn)行共晶，它的結(jié)合強(qiáng)度較高，擁有較低的材料成本，但是它擁有較差的氧化強(qiáng)度；針對(duì)Sn-Bi而言，其電鍍中的共晶合金需要42的Sn和58的Bi，同時(shí)需要一百四十?dāng)z氏度的固化或液化溫度，它具有較高的合金抗拉強(qiáng)度，然而較低的延伸度差，在較好的可焊性下，這種材料被應(yīng)用于較多的設(shè)備外部引線，例如PLCC、QFP和SOP等，在鐵鎳和銅的合金線材上也經(jīng)常會(huì)將其鍍?cè)谄渖希会槍?duì)Sn-Ag而言，合金需要應(yīng)用96.5的Sn，3.5的Ag，同時(shí)需要在二百二十一攝氏度下進(jìn)行共晶，該材料被使用于高可靠電子產(chǎn)品的設(shè)備當(dāng)中，起到引線的作用，例如筆記本電腦當(dāng)中就需要對(duì)其進(jìn)行充分的運(yùn)用[1]。同時(shí)該材料在使用過(guò)程中，如果要想充分發(fā)揮其潤(rùn)濕作用，可以在二百五十?dāng)z氏度下得以實(shí)現(xiàn)。
�。ǘ┯袡C(jī)助焊保護(hù)膜
銅金屬材料是很容易在空氣下被氧化的，將OSP鍍于表面能夠有效防止氧化現(xiàn)象。該材料作為水基有機(jī)化合物，能夠起到極高的保護(hù)層作用。該材料的無(wú)焊接工藝當(dāng)中，首先需要在該材料的槽中浸入PCB，也可以運(yùn)用噴涂的手段將OSP噴于PCB表面，其厚度最高不得超過(guò)0.5微米，最低不得超過(guò)0.2微米[2]。在日常工作中，一旦發(fā)現(xiàn)印焊膏有瑕疵，在使用乙醇擦拭時(shí)同時(shí)也會(huì)將這層保護(hù)膜擦掉，因此需要再次及時(shí)將OSP涂抹其上。OSP具有多種特點(diǎn)，在對(duì)其進(jìn)行使用的過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)特點(diǎn)的研究。首先，該材料質(zhì)地細(xì)膩，在細(xì)間距和小型設(shè)備中較適用；其次，在將其涂抹于PCB之上的過(guò)程中，應(yīng)注意其溫度應(yīng)低于八十?dāng)z氏度，這樣能夠保證PCB始終保持較好的平整度；再次，該材料具有較低的成本但是擁有較低的保存期。
二、選擇恰當(dāng)PCB實(shí)施無(wú)鉛焊接
在實(shí)施無(wú)鉛焊接過(guò)程中，有鉛焊接的溫度應(yīng)低于再流焊溫度最好四十?dāng)z氏度左右，這就導(dǎo)致PCB需要保持較高的熱穩(wěn)定性，從而可以承受頻繁的熱沖擊，在高溫焊接過(guò)程中能夠產(chǎn)生較小的變形，同時(shí)不產(chǎn)生任何起泡。
（一）Tg的選擇
Tg即玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，現(xiàn)階段全部的基板基本上都是玻璃纖維同有機(jī)聚合物環(huán)氧等共同壓制而成。不同的Tg適合不同的有機(jī)聚合物，當(dāng)Tg的溫度低于PCB的時(shí)候，將導(dǎo)致物質(zhì)結(jié)構(gòu)在層壓板當(dāng)中發(fā)生轉(zhuǎn)變，有原來(lái)的堅(jiān)硬轉(zhuǎn)變成十分脆弱，甚至能夠呈現(xiàn)出玻璃態(tài)，在后期將呈現(xiàn)出膠態(tài)，非常柔軟，這樣一來(lái)將導(dǎo)致其嚴(yán)重降低機(jī)械強(qiáng)度。例如，E-玻璃板、環(huán)氧，F(xiàn)R-4的Tg擁有一百二十?dāng)z氏度的溫度，聚酰亞胺的Tg溫度為二百五十?dāng)z氏度，Tg的溫度要低于使用中的溫度，Z軸的方向上PCB會(huì)逐漸膨脹。
�。ǘ〤TE的匹配
在對(duì)電子產(chǎn)品進(jìn)行焊接施工的過(guò)程中，需要進(jìn)行CTE匹配，即熱膨脹系數(shù)的匹配，尤其是在航天等電子產(chǎn)品的焊接過(guò)程中，其器件的封裝應(yīng)將BGA、CSP和LCCC進(jìn)行充分的使用，尤其是需要高密度組織時(shí)，CTE的匹配是最基礎(chǔ)的條件，一旦匹配不合理，將導(dǎo)致加電和熱循環(huán)過(guò)程中，較大的差異將出現(xiàn)在基板CTE和組件之間，同時(shí)還有可能出現(xiàn)疲勞斷裂的現(xiàn)象，這是由于重復(fù)的拉伸應(yīng)力產(chǎn)生在焊點(diǎn)當(dāng)中。在這種情況下，在選擇CTE的過(guò)程中應(yīng)在Z方向?qū)CB、X和Y進(jìn)行充分的選擇[3]。
�。ㄈ┪鼫匦缘挠行Э刂�
較大的吸濕性存在于基板當(dāng)中，這將對(duì)電子產(chǎn)品的焊接產(chǎn)生直接的影響，其質(zhì)量將會(huì)大大下降，一旦基板產(chǎn)生了較大的吸濕性，會(huì)導(dǎo)致較多的起泡產(chǎn)生于焊接加入的過(guò)程中，將造成損壞和分層開(kāi)裂出現(xiàn)在基板當(dāng)中�，F(xiàn)階段，電子產(chǎn)品中使用的有機(jī)材料當(dāng)中，大部分都是吸濕性較強(qiáng)的材料，因此在進(jìn)行焊接之前，必須及時(shí)檢測(cè)濕氣的強(qiáng)度，而測(cè)試的手段就是吸水，同時(shí)通過(guò)這一手段將大大轉(zhuǎn)變材料原有的特性，也就是說(shuō)將會(huì)對(duì)材料原本的重量及尺寸進(jìn)行轉(zhuǎn)變，在對(duì)重量進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中能夠得到準(zhǔn)確的增重百分比。
三、結(jié)論
世界發(fā)達(dá)國(guó)家在焊接電子產(chǎn)品的過(guò)程中，早已使用了無(wú)鉛技術(shù)，而我國(guó)在發(fā)展無(wú)鉛焊接的過(guò)程中，起步較晚，現(xiàn)階段增加對(duì)電子產(chǎn)品無(wú)鉛焊接工藝和實(shí)施方法的研究具有重要意義。近年來(lái)我國(guó)相關(guān)部門(mén)在設(shè)備的引進(jìn)過(guò)程中已經(jīng)極大程度的實(shí)現(xiàn)了無(wú)鉛，不僅引進(jìn)了SMT等設(shè)備，還積極研發(fā)出了CTE的匹配及有效控制吸濕性的方法。
參考文獻(xiàn)：
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[3]張應(yīng)奇.汽車(chē)電子控制產(chǎn)品無(wú)鉛焊接工藝的可靠性研究及驗(yàn)證[D].復(fù)旦大學(xué),2013.
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