無鉛無鹵錫膏的一些特點和優點
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無鉛無鹵錫膏的一些特點和優點
元器件的封裝需要大量使用到錫膏。眾所周知，錫膏是由合金粉末和助焊劑按比例混合而成。助焊劑的選擇對焊接效果起到了巨大的影響。在焊接后錫膏形成冶金焊點，但是助焊劑不可揮發成分會成為殘留物。很多封裝廠家對焊接后的殘留物要求很高，尤其是鹵素成分。鹵素殘留清洗不干凈會持續的腐蝕焊點，從而降低焊點可靠性。因此目前錫膏的助焊劑成分需為無鹵配方，也就是氯含量和溴含量小于900ppm且總和不超過1500ppm。此外，隨著無鉛化的普及，無鉛錫膏成為主流封裝材料，無鉛和無鹵的搭配則大受歡迎。
回流溫度對焊點可靠性有著潛在影響。在回流峰值溫度不同的情況下，由圖1可以看到較低的溫度所形成的無鉛無鹵錫膏焊點有著更低的失效率。相比于有鉛錫膏，無鉛錫膏在焊接后可靠性更強，能夠承受更多的熱循環且失效率低于有鉛錫膏(Chung et al., 2005)。高溫會加快金屬間化合物的生長并加快焊點空洞的生成。在經過熱循環老化后焊點出現大面積的裂紋。
圖1. 錫膏不同峰值回流溫度和合金類型對可靠性影響 (Chung et al., 2005)。
圖2. 熱循環后的焊點X光檢測圖, 235℃ (a), (c); 260℃ (b), (d) (Chung et al., 2005)。
Ghaleeh et al. (2020)同樣進行試驗并發現無鉛錫膏的抗疲勞能力要優于有鉛錫膏。在將應力和失效循環數取對數后，獲得了應力和失效循環數的關系。有鉛和無鉛錫膏的可靠性都隨應力增加而降低，但是相同溫度情況下，無鉛錫膏的表現要優于有鉛。
圖3. SnAg3.8Cu0.7和SnPb37的應力表現 (Ghaleeh et al., 2020)。
盡管有鉛錫膏仍然有一些特有的優點，但無鉛焊料隨著發展已經能夠逐漸替代有鉛焊料。深圳市福英達提供優質無鉛超微錫膏，采用無鹵或零鹵配方制成，焊接后焊點可靠性強且殘留物易清洗。歡迎進一步了解。
參考文獻
Chung, C.L., Lu, L.T., & Lee, Y.J. (2005), “Influence of halogen-free compound and lead-free solder paste on on-board reliability of green CSP (chip scale package)”, Microelectronics Reliability, vol.45 (12), pp.1916-1923.
Ghaleeh, M., Baroutaji, A., & Qubeissi, M.A. (2020), “ Microstructure, isothermal and thermomechanical fatigue behaviour of leaded and lead-free solder joints”, Engineering Failure Analysis, vol.117.
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