¿Para qué se utiliza la fabricación SMT?
Bueno, ¿cómo debería decirlo? En pocas palabras, SMT es una tecnología de montaje en superficie. Una placa de circuito PCB ligera se conecta a máquina al componente físico.
Pasos de la máquina;
MPM (DEK) (máquina de impresión) ------CP/NXT/QP (pegado de componentes) ------AOI (Componente PCB) inspección de calidad de colocación) -------BTU (soldadura por reflujo a alta temperatura) -------QC (inspección de calidad) El último es QA (garantía de calidad)
Línea de producción SMT, eso es todo
Luego es el ensamblaje, la prueba y luego el PTH de back-end (generalmente llamado así por las compañías de electrónica). . También hay departamentos a continuación (hay demasiados y no los conozco claramente) 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 de SMT:
Alta densidad de ensamblaje, tamaño pequeño y peso liviano de los productos electrónicos. El volumen y el peso de los componentes del parche son solo aproximadamente 1/10 del enchufe tradicional. -en componentes Generalmente después de usar SMT, el tamaño de los productos electrónicos 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. Reduce las interferencias electromagnéticas y de radiofrecuencia.
Automatización fácil de implementar 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:
Los productos electrónicos persiguen la miniaturización y los componentes enchufables perforados utilizados en el pasado ya no se pueden reducir
Productos electrónicos Las funciones son más completas y los circuitos integrados (CI) utilizados ya no tienen componentes perforados, especialmente los CI de gran escala y altamente integrados, que tienen que utilizar componentes de montaje en superficie
Lotes de productos, automatización de la producción y requisitos de fábrica Producir productos de alta calidad a bajo costo y alto rendimiento para satisfacer las necesidades de los clientes y fortalecer la competitividad del mercado
Desarrollo de componentes electrónicos, desarrollo de circuitos integrados (CI) y diversas aplicaciones de materiales semiconductores
La revolución en la tecnología electrónica es imperativa y debemos seguir la tendencia internacional
Los componentes básicos del proceso de SMT:
Serigrafía impresión (o dosificación) --> Montaje --> (Curado) --> Soldadura por reflujo --> Limpieza --> Inspección --> Retrabajo
Serigrafía: Su función es imprimir soldadura en pasta o aplique pegamento en las almohadillas de la 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.
Dispensador de pegamento: Gotea pegamento sobre la posición fija del PCB. Su función principal es fijar los componentes a la placa 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.
Montaje: 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, ubicada detrás de la máquina de serigrafía en la línea de producción SMT.
Curado: Su función es fundir el adhesivo del parche para que los componentes del conjunto de la superficie y la placa PCB queden firmemente unidos entre sí. El equipo utilizado es un horno de curado, ubicado 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, ubicado detrás de la máquina colocadora en la línea de producción SMT.
Limpieza: Su función es eliminar residuos de soldadura como fundentes nocivos para el cuerpo humano en la placa PCB ensamblada. El equipo utilizado es una máquina de limpieza, no es necesario fijar la ubicación y puede estar en línea o fuera de línea.
Inspección: Su función es detectar la calidad de la soldadura y la calidad del ensamblaje de la placa PCB ensamblada. 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. La ubicación se puede configurar en un lugar adecuado de la línea de producción según las necesidades de detección.
Retrabajo: Su función es retrabajar las placas PCB que han detectado fallas. Las herramientas utilizadas son soldador, estación de trabajo de retrabajo, etc. Configurado en cualquier lugar de la línea de producción.
IMC de SMT
IMC es la abreviatura de compuesto intermetálico, que el autor traduce como "compuesto de aleación de interfaz". A grandes rasgos, significa que la interfaz entre ciertos metales que están en estrecho contacto entre sí producirá un comportamiento de migración e interacción atómica, formando una capa de "compuestos" similares a 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 Cu6Sn5 benigno (fase Eta) y el Cu3Sn maligno (fase Epsilon) entre el cobre y el estaño son los más comunes, que tienen el mayor impacto tanto en la soldabilidad como en la confiabilidad de las uniones de soldadura (es decir, la resistencia de las uniones de soldadura). Se ha compilado aquí. Interpretación
1. Definición
Metales que se pueden soldar mediante soldadura (o soldadura) de aleación de estaño y plomo, como cobre, níquel, oro, plata, etc. ., la soldadura y la soldadura se formará rápidamente una capa delgada de un compuesto similar a la "aleación de estaño" entre el metal base de la soldadura a altas temperaturas. Esta sustancia se origina a partir de la combinación mutua, infiltración, migración y difusión de átomos de estaño y átomos de metal a soldar. Una capa delgada de "compuesto ***" aparece inmediatamente después del enfriamiento y la solidificación, y luego crecerá y aumentará de espesor gradualmente. . El grado de envejecimiento de este tipo de material se ve afectado por la penetración mutua de los átomos de estaño y los átomos del metal base, y se puede dividir en varios niveles. Este tipo de complejos formados entre la interfaz entre la soldadura y el metal que se está soldando se denominan colectivamente Compuesto Intermetálico, o IMC para abreviar. Este artículo solo analiza el IMC que contiene estaño y no cubrirá otros IMC en profundidad.
2. Propiedades generales
Dado que el IMC alguna vez fue un "cuasi-compuesto" para el cual se puede escribir la fórmula molecular, sus propiedades son bastante diferentes de las del metal original. También tiene diversos grados de influencia. Primero, sus características se describen brevemente a continuación:
◎ IMC solo ocurrirá cuando la PCB se suelda a alta temperatura o se refunde estaño-plomo (es decir, derritiendo placas de estaño o rociando estaño). , y hay una cierta Su composición y estructura cristalina, y su tasa de crecimiento es proporcional a la temperatura y es más lenta a temperatura ambiente. No se detendrá hasta que aparezca la capa de barrera de plomo completa (Barrera) (consulte la Figura 6).
◎ El propio IMC tiene poca fragilidad, lo que dañará la resistencia mecánica y la vida útil de las uniones de soldadura, especialmente la resistencia a la fatiga (Fatigue Strength), que es la más dañina, y su punto de fusión también es más alto que el el del metal.
◎ Dado que los átomos de estaño en la soldadura cerca de la interfaz se alejarán gradualmente y formarán IMC con el metal soldado, la cantidad de estaño allí se reducirá y la proporción de plomo aumentará en consecuencia. Como resultado, la ductilidad de la unión de soldadura aumenta y la fuerza de fijación disminuye, lo que incluso puede hacer que todo el cuerpo de soldadura se relaje con el tiempo.
◎ Una vez que la capa de estaño fundido o la capa de estaño en aerosol original del fabricante de la almohadilla de soldadura tenga un IMC "más grueso" con un espacio demasiado pequeño entre ella y el cobre base, la almohadilla de soldadura continuará allí en el futuro. Habrá grandes obstáculos durante la soldadura; es decir, habrá deterioro en la soldabilidad o humectabilidad.
◎ Debido a la infiltración de cristales de estaño-cobre o cristales de estaño-plata en las uniones de soldadura, la dureza de la propia soldadura también aumenta, lo que puede provocar su fragilidad con el tiempo.
◎ El IMC se espesará gradualmente a medida que envejece. Por lo general, su espesor aumentado tiene una relación parabólica con el tiempo, es decir:
δ=k √t,
k＝k exp(-Q/RT)
δ representa el espesor de IMC que ha crecido después del tiempo t.
K representa la constante de crecimiento del IMC
a una determinada temperatura.
T representa la temperatura absoluta.
R representa la constante de los gases,
que es 8,32 J/mol.
Q representa la energía de activación del crecimiento del IMC.
K = Constante de crecimiento IMC versus tiempo,
En nm/√ segundo o μm/√ día (
1μm/√ día = 3.4nm/√ Segundo .
Ahora compare las tasas de crecimiento de cuatro IMC comunes que contienen estaño a diferentes temperaturas en las figuras de la siguiente tabla:
Tabla 1 Tasas de crecimiento de varios IMC a diferentes temperaturas (nm/ √s)
Interfaz de metal 20 ℃ 100 ℃ 135 ℃ 150 ℃ 170 ℃
1. Estaño/oro 40
2. Estaño/plata 0,08 17- 35
3. Estaño/Ni 0,08 1 5
4. Estaño/Cobre 0,26 1,4 3,8 10
[Nota] A una temperatura alta de 170 ℃ en el superficie de cobre, las tasas de crecimiento de varias capas de IMC de aleaciones que contienen estaño también son diferentes, por ejemplo, el estaño-plomo en inmersión en caliente es de 5 nm/s, el estañado puro en niebla es de 7,7 (las siguientes unidades son lo mismo), estaño La película con una proporción de plomo de 30/70 es 11,2, la película con una proporción de estaño-plomo de 70/30 es 12,0 y el estañado puro brillante es 3,7 Entre ellos, el estañado de brillo final. es mejor.
3. Soldabilidad y Energía Superficial
En cuanto al metal base que se puede soldar, existen muchos mecanismos que afectan a su soldabilidad, entre los cuales los puntos clave son: el tamaño de "Energía libre de superficie" (libre se puede omitir en la abreviatura). En otras palabras, si es soldable o no dependerá de:
(1) Energía Superficial de la superficie metálica a soldar,
(2) “Energía Superficial” de la la soldadura en sí "puede" depende de los dos.
Cuando la energía superficial del metal subyacente es mayor que la energía superficial de la propia soldadura, las propiedades de soldadura serán muy buenas; de lo contrario, las propiedades de soldadura se volverán pobres. Es decir, cuando la energía superficial del metal base menos la energía superficial de la soldadura es negativa, se producirá una contracción del estaño (deshumectación). Cuanto mayor sea el valor negativo, peor será la soldadura e incluso provocará malas condiciones. situación de no mojarse.
La "energía superficial" de una superficie de cobre fresca medida en el vacío es de aproximadamente 1265 dinas/cm. La soldadura 63/37 se calienta hasta el punto de fusión máximo (punto eutético 183 ℃) y se funde en el horno. Flujo. Con la ayuda de, su energía superficial es de solo 380 dinas/cm. Si los dos se sueldan, su propiedad de inmersión en estaño será muy buena. Sin embargo, si la superficie de cobre fresca y limpia mencionada anteriormente se coloca deliberadamente en el aire durante 2 horas, su energía superficial caerá repentinamente a 25 dinas/cm. La resta de 380 no solo es un valor negativo (-355), sino que también es un valor negativo (-355). También está muy lejos de eso, la soldadura, naturalmente, no será buena. Por lo tanto, se debe utilizar un fundente fuerte para eliminar los óxidos de la superficie del cobre, reactivarlo y aumentar nuevamente la energía superficial, y cuando supere la energía superficial de la propia soldadura, la soldabilidad tendrá buenos resultados.
4. La formación y el envejecimiento de los compuestos de aleación de interfaz estaño-cobre
Cuando la soldadura fundida cae sobre la superficie limpia de cobre, se producirá inmediatamente la humectación del estaño (comúnmente conocida como humectación). Coma estaño) acción de soldadura. 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. Los dos forman un IMC Cu6Sn5 benigno y necesario en la interfaz, que se llama fase eta ((se pronuncia fase Eta). la proporción en peso de estaño en este nuevo "cuasi-compuesto" es aproximadamente del 60%. Si una pequeña cantidad de cobre se encuentra con una gran cantidad de soldadura, el IMC solo tarda entre 3 y 5 segundos en crecer hasta el grado original del estado de equilibrio, como de 0,5 μm a 240 °C a 0,9 μm a 340 °C. Sin embargo, durante esta interacción y fusión mutua, parte del cobre del fondo también se fundirá en la piscina principal de estaño líquido, provocando una contaminación negativa.
(a) Estado inicial: cuando la soldadura cae sobre la superficie de cobre limpia, se generará inmediatamente Cu6Sn5 en fase eta, que es parte (2) de la figura.
(b) Período de penetración del estaño: el estaño en la capa de soldadura continuará perdiéndose y penetrando en el IMC para formar nuevo Cu6Sn5. Al mismo tiempo, el cobre penetrará gradualmente en la fase eta original. Las capas se eliminan para formar nuevo Cu3Sn, que es (5) en la figura. En este momento, la cantidad de estaño en la soldadura disminuirá, lo que hará que la cantidad de plomo aumente proporcionalmente. Si se va a soldar la superficie nuevamente, se producirá una contracción del estaño.
(c) Capa de barrera de múltiples plomo: cuando el contenido de estaño en la capa de soldadura continúa filtrándose y formando un IMC más grueso, el contenido de plomo de la capa de soldadura aumenta gradualmente y, finalmente, en su totalidad. capa de plomo El bloqueo evita la filtración del contenido de estaño.
(d) Exposición de IMC: debido a la pérdida de estaño, la capa de soldadura se suelta y la capa inferior de IMC queda expuesta, llegando eventualmente al final de la no humectación.
Durante el proceso de envejecimiento a largo plazo después de la operación a alta temperatura, entre el IMC benigno de fase Eta y el sustrato de cobre, la cantidad de cobre continuará penetrando en el Cu6Sn5, cambiando gradualmente su composición local a The Fase ε viciosa (también leída como fase Epsilon) de Cu3Sn. La cantidad de cobre aumentará del 40% en la fase eta anterior al 66% en 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 el punto de vista de la "energía superficial" antes mencionado, se puede ver que esta fase ε maligna con un contenido muy alto de cobre tiene un número de energía superficial extremadamente bajo, sólo la mitad de la fase eta benigna. Por tanto, el Cu3Sn es un IMC bastante perjudicial para la soldabilidad.
Sin embargo, el benigno Cu6Sn5 en fase eta que apareció antes es una condición necesaria para una buena soldabilidad. Sin la existencia de esta benigna fase Eta, sería imposible conseguir una buena inmersión en estaño y una correcta soldadura. En otras palabras, primero se debe generar IMC de fase Eta en la superficie de cobre para que las uniones de soldadura puedan tener resistencia. De lo contrario, la soldadura sólo se enfriará y solidificará temporalmente en la superficie de cobre mientras esté unida. Este tipo de junta de soldadura es como un gran árbol sin raíces y no tiene ninguna fuerza. Los dos IMC de aleaciones de estaño y cobre también son diferentes en estructura física. Entre ellos, la fase ε maligna (Cu3Sn) a menudo exhibe cristales columnares (Estructura columnar), mientras que la fase eta benigna (Cu6Sn5) es una estructura globular (Globular). La Figura 8 a continuación es una imagen real de una microsección tomada bajo SEM 2500 veces después de que la soldadura de la lámina de cobre haya envejecido durante mucho tiempo, luego se haya doblado, aplanado, pulido y micrograbado. Las estructuras de ambos IMC son. La dureza de ambos es claramente visible: alrededor de 500 unidades de microdureza.
Durante el proceso de espesamiento del IMC, sus partículas cristalinas (Granos) también cambiarán en cualquier momento. Debido al cambio y la deformación del tamaño de las partículas, resulta más difícil medir el espesor en la imagen cortada. Generalmente, tras el pulido final de las rodajas, se puede utilizar una solución especial de micrograbado (NaOH
50/gl, añadir 1,2-Nitrfenol 35ml/l, operar a 70°C), y Con la ayuda de ondas ultrasónicas, esto le permite morder las capas transparentes de IMC y ver las diversas situaciones dentro de cada capa de cristalización. Ahora compare las dos propiedades IMC de las aleaciones de estaño y cobre de la siguiente manera:
Comparación de IMC de dos aleaciones de estaño y cobre
Nombra la fórmula molecular, el contenido de estaño en % en peso, el color de la posición de paso, las propiedades de cristalización, la superficie Cuando se suelda estaño fundido de alta temperatura en fase eta (Eta) Cu6Sn5 al 60% a una superficie de cobre limpia, se formará inmediatamente una interfaz entre la soldadura o el estaño puro y el cobre.
Forma esférica blanca
Estructura
IMC benigno
La resistencia de la microsoldadura debe ser muy alta
Fase ε ( Épsilon) Cu3Sn 30% se produce gradualmente después de altas temperaturas o envejecimiento prolongado después de la soldadura
Entre Cu6Sn5 y la superficie de cobre
Columnar gris
Cristal
IMC maligno
provocará la contracción del estaño o el estaño antiadherente es solo la mitad de Eta. Es muy interesante que, aunque las moléculas del IMC benigno de Cu6Sn5 simple son exactamente iguales, la apariencia es muy diferente. diferente cuando el entorno de crecimiento es diferente. Por ejemplo, si una superficie de cobre limpia se sumerge en caliente en estaño puro fundido y la cantidad de estaño y calor es extremadamente suficiente, la superficie del IMC benigno Eta generado será como un guijarro.
Sin embargo, si se utiliza pasta de soldadura de aleación de estaño y plomo (63/37) y aire caliente para soldar la superficie de cobre, es decir, en un entorno donde la cantidad de estaño y calor no son suficientes, se puede utilizar otro IMC en forma de varilla corta. Aparecerá una apariencia (tenga en cuenta que el cobre y el plomo no producen IMC, y su comportamiento hacia la humectación y la propagación es completamente diferente. Además, una vez que la capa IMC de cobre y estaño se oxida, se oxidará. Una película muy tenaz, incluso si es tan delgado como 1,5 nm con un espesor de 5 capas, no importa cuán fuerte sea el flujo, no puede verse afectado. Es por eso que la parte delgada del orificio de PTH no es fácil de comer (el famoso trabajo de C. Lea). P.337 de Una guía científica para SMT tiene una explicación muy clara), por lo que se sabe que la capa de soldadura principal de la unión de soldadura debe ser un poco más gruesa para garantizar que las propiedades de la soldadura no disminuyan. de "mojar", el líquido no está mojado. El estaño se propaga rápidamente hacia afuera (difusión) a alta temperatura con un ángulo de contacto muy pequeño (ángulo de contacto). Al mismo tiempo, también crea intercambios entre el estaño líquido y el cobre sólido en el suelo. , y echa raíces hacia abajo para formar IMC. Uno de los métodos termodinámicos Los pasos son para explicar los detalles de la acción hipotética
5. Envejecimiento del IMC de estaño-cobre ), se ha convertido en una condición necesaria para el bien. soldadura Sólo con la presencia de este IMC pueden aparecer juntas de soldadura fuertes, y también está claro que este buen IMC se deteriorará gradualmente debido a la intrusión continua de cobre y gradualmente se volverá pobre en la fase ε (Cu3Sn). Estos dos tipos de IMC se acelerarán y aumentarán con el tiempo. La Tabla 3 a continuación muestra el espesor total del IMC medido en diversas condiciones. Cuanto más grueso sea el espesor total del IMC, peor será la soldabilidad cuando se suelde en el futuro. p> Tabla 3. Diferentes espesores de IMC de estaño y cobre a diferentes temperaturas del cobre
Condición Espesor del IMC (mils)
Hojalata derretida (refiriéndose a aceite para freír o IR) 0,03 ~ 0,04
Hojalata pulverizada 0,02~0,037
Medio horneado a 170 ℃ 0,22 o más durante 24 horas
0,046 durante 24 horas a 125 ℃
0,017 por 24 horas a 70 ℃
0,05 por 40 días a 70 ℃
0,05 por 2 años de almacenamiento a 30 ℃
0,05 por 5 años de almacenamiento a 20 ℃
0,01 ~ 0,02 después de una sola soldadura del conjunto
Figura 12. El espesamiento por envejecimiento del IMC de estaño y cobre no solo es proporcional a la raíz cuadrada del tiempo, sino que También se ve fuertemente afectado por la temperatura ambiente y la pendiente cambia mucho durante el proceso de envejecimiento del IMC, el contenido de estaño en la capa original de estaño y plomo se libera continuamente y se utiliza para formar un compuesto de aleación con la base de cobre. , el contenido de estaño en la capa original de estaño-plomo o de plomo pulverizado con estaño disminuye gradualmente, lo que hace que el contenido de plomo aumente en proporción. Una vez que el espesor total del IMC alcanza la mitad de toda la capa de estaño-plomo, su contenido de estaño también disminuirá del 60% original al 40%. En este momento, el deterioro de su propiedad de inmersión en estaño es, por supuesto, evidente. Y debido al suministro ilimitado de cobre en el sustrato, la cantidad de estaño en la película superficial es cada vez menor, por lo que el IMC formado posteriormente se volverá cada vez más maligno Cu3Sn.
Y tenga en cuenta que una vez que el ambiente supera los 60 °C, incluso el Cu6Sn5 recién formado comienza a transformarse en Cu3Sn. Una vez que esta mala fase ε se convierte en un problema, el estaño en el cuerpo principal 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 principal, y la soldadura posterior provocará la contracción del estaño. (Deshumectación). El deterioro de este punto de no retorno variará en función del espesor de la capa de película original de estaño-plomo. Cuanto más fina sea la película, más fina será asistida por el oxígeno del aire, haciendo que el deterioro sea más rápido. Por lo tanto, para evitar este sufrimiento adicional, las normas generales exigen que la capa de película de estaño y plomo tenga al menos 0,3 mil.
Además del pobre IMC y la baja energía superficial de la película de estaño-plomo envejecida, que conduce al efecto de contracción del estaño, las impurezas en la capa de revestimiento de cobre, como óxidos, agentes de brillo orgánicos, etc. Los objetos, así como la materia orgánica u otras impurezas en el revestimiento de estaño y plomo, también se moverán y concentrarán hacia el IMC, empeorando el fenómeno de contracción del estaño.
De muchas pruebas e informes anteriores, se puede saber que existen tres modos de envejecimiento acelerado. Las pruebas de los dos fenómenos de deterioro de la soldabilidad y contracción del estaño anteriores se pueden comparar de la siguiente manera:
◎ Expuesto a vapor de agua saturado a alta temperatura durante 1 a 24 horas.
◎ Colocar en un horno seco a 125~150℃ durante 4~16 horas.
◎ Colóquelo en un ambiente de vapor de agua más oxígeno durante 1 hora; luego colóquelo en vapor de agua solo durante 24 horas; luego colóquelo en un horno seco a 155 ℃ durante 4 horas; a 40 ℃, 90 Colocar en un ambiente de ~95 % HR durante 10 días. Este batido continuo
equivale aproximadamente a un año de envejecimiento natural. En condiciones de envejecimiento de alta temperatura y 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 provocará el deterioro de la soldabilidad.
6. IMC estaño-oro
El crecimiento del IMC entre la soldadura y la capa de oro es mucho más rápido que el de la aleación cobre-estaño. La fórmula molecular obtenida a partir del orden de aparición es. AuSn
, AuSn2, AuSn4, etc. Después de envejecer durante 300 horas a 150 °C, su IMC puede crecer hasta un espesor de 50 μm (o 2 mil). Por lo tanto, después de soldar las piezas chapadas en oro, las uniones de soldadura se volverán más débiles y quebradizas debido a la rápida generación de IMC. Afortunadamente, todavía está rodeado por una gran cantidad de soldadura blanda, por lo que los defectos internos aún no están expuestos. Y si la capa de oro es muy delgada, por ejemplo, si la fina capa de oro se recubre sobre la superficie de cobre y luego se suelda, la resistencia de la unión de soldadura pronto se deteriorará. El grado de deterioro se puede determinar mediante la reducción en el número. de los ciclos de prueba de resistencia a la fatiga. Conozca claramente.
Alguien una vez utilizó deliberadamente la termocompresión (tenga en cuenta que la temperatura utilizada debe ser inferior al punto de fusión del estaño y el plomo) para presionar el alambre de oro en la soldadura, por lo que el oro comenzó a difundirse en el entorno. soldadura, formando gradualmente el IMC blanco disperso como se muestra en la imagen. El diámetro original del alambre de oro era de 45 μm. 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 una pequeña cantidad de indio a la soldadura, la velocidad de difusión de este oro puede reducirse considerablemente hasta 5 veces.
7. IMC estaño-plata
El estaño y la plata también formarán rápidamente la aleación de interfaz ** compuesto Ag3Sn, lo que provocará que muchas piezas plateadas se conviertan rápidamente.
El contenido de plata se pierde y entra en la soldadura, provocando que la resistencia estructural de las uniones de soldadura de plata se deteriore rápidamente, lo que se denomina específicamente "lixiviación de plata". Este tipo de problema de confiabilidad posterior a la soldadura ha ocurrido en muchas "tecnologías de película gruesa" (tecnología de película gruesa) que utilizan capas de paladio y plata como conductores, y también existen precedentes en SMT. Si la composición de soldadura de la proporción de aleación de estaño-plomo *** es 63/37 y se agrega un 2% de plata para realizar un ligero cambio, de modo que la proporción sea 62/36/2, este "sangrado" se puede reducir o También se puede evitar el fenómeno "Plata" y el problema de las uniones de soldadura débiles. El tratamiento de inmersión en plata con almohadilla de cobre desarrollado recientemente (Immersion Silver) tiene una capa de plata orgánica extremadamente delgada de solo 4-6 μm. Por lo tanto, en el momento de la soldadura, la plata se funde rápidamente en el cuerpo de soldadura y se forma la capa IMC. La unión de soldadura final sigue siendo Cu6Sn5 de cobre y estaño, por lo que se sabe que la función de la capa de plata es solo proteger la superficie de cobre para que no se oxide. De hecho, es muy similar al agente protector orgánico de cobre (OSP) Enetk. , la plata en sí no participa en la soldadura.
8. IMC de estaño-níquel
Por razones de resistencia mecánica, a menudo se utiliza latón como material base en lugar de cobre puro para las clavijas de los componentes electrónicos. Sin embargo, debido a que el latón contiene una gran cantidad de zinc, lo que dificultará en gran medida la soldabilidad, se debe utilizar niquelado como capa barrera antes de poder completar la tarea de soldadura. De hecho, esto es solo para lograr temporalmente el propósito de eliminar desastres y evitar desastres al momento de soldar. Dado que en un futuro próximo seguirá apareciendo IMC entre el níquel y el estaño, seguirá teniendo un impacto negativo en la resistencia de la unión soldada.
Tabla 4. Comparación de coeficientes de difusión y energía de activación de varios IMC
Sistema de compuestos intermetálicos Coeficiente de difusión (m2/s) Energía de activación (J/mol)
Cu-Sn Cu6Sn5, Cu3Sn 1×106 80.000
Ni-Sn Ni3Sn2, Ni3Sn4, Ni3Sn7 2×107 68.000
Au-Sn AuSn, AuSn2 AuSn 3×104 73.000
Fe-Sn FeSnFeSn2 2×109 62.000
Ag-Sn Ag3Sn 8×109 64.000
En general, el IMC formado por estaño y níquel a temperatura ambiente, es El La tasa de crecimiento es muy diferente a la del IMC de estaño y cobre. Sin embargo, es mucho más lento que la aleación de estaño y cobre a altas temperaturas, por lo que puede usarse como capa barrera entre el cobre y el estaño u oro. Además, cuando la temperatura ambiente es diferente, la apariencia y composición del IMC también son diferentes. La molécula de este frágil IMC cerca de la superficie del níquel se considera Ni3Sn4, mientras que la molécula cerca de la superficie del estaño es muy diferente y difícil de encontrar en la fórmula general, y generalmente está representada por NiSn3. Según algunos datos experimentales, este último crece aproximadamente tres veces más rápido que el primero. Y debido a que el níquel es muy fácil de pasivar en el aire, también tendrá un impacto extremadamente adverso en la soldabilidad. Por lo tanto, generalmente se recubre una capa de estaño puro sobre la superficie del níquel para mejorar la soldabilidad. Si se utiliza para conductividad de contacto, también se puede recubrir con oro o plata.
9. Conclusión
El deterioro de la soldabilidad de diversas superficies a soldar y el debilitamiento de la resistencia de las uniones soldadas son fenómenos naturales. Al igual que el nacimiento, el envejecimiento, la enfermedad y la muerte en el mundo sensible y la decadencia y decadencia del mundo sin corazón, todos suceden tarde o temprano y son inevitables. Después de comprender la causa y el proceso del suceso, si puede encontrar formas de mejorarlo para extender su vida útil, esa sería la mejor estrategia.