无铅焊锡熔融过程

SG1

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無鉛銲錫熔融過程

觀察與比較

《熔融過程觀看的標的物》
(1)溫度profile不同時，Sn-Ag-Cu無鉛銲錫的吃錫性比較。
(2)Sn-Ag-Cu無鉛銲錫&Sn-Pb鍍層電極之小Chip零件銲接過程。
(3)Sn-Ag-Cu無鉛銲錫&Sn鍍層電極之小Chip零件銲接過程。
(4)Sn-Zn系無鉛銲錫在不同O2濃度下的吃錫性比較。
(5)QFP包裝之零件腳在PCB pad上，銲接時腳踝部份fillet之成長過程。
(6)BGA包裝之錫球熔融過程。
《說明》
＜1＞

表1.不同溫度profile的吃錫性比較

試件名稱	Sn-Ag-Cu無鉛銲錫
底板	銅板：10mm□，厚0.1mm
錫膏廠商	畫面上方：A公司，畫面下方：B公司
銲錫成份	畫面上方：Sn-3Ag-0.5Cu，畫面下方：Sn-3Ag-0.5Cu
印刷形狀	直徑0.6mm，厚0.15mm
溫度曲線	圖1(a)、(b)
爐環境	大氣

Sn-Ag-Cu無鉛銲錫
溫度Profile不同吃錫性不同例：

各家公司所推薦的溫度profile對自家的銲錫皆沒問題。另外，再拿第3家來比較，即使成份相同，預熱溫度&eak溫度不同，結果仍不同，此時可斷言各家的flux才是主要因素。
＜2＞

小chip電極表面鍍層不同材質對無鉛銲錫之吃錫性又如何?

試件名稱	2012 chip
電極鍍層	Sn-Pb
銲錫	A公司
銲錫成份	Sn-3Ag-0.5Cu無鉛銲錫
銲錫的印刷形狀	1.3mm×0.7mm，厚0.15mm
溫度曲線	圖1(a)
爐環境	大氣

SG1

Sn-Pb電極鍍層先熔，而後無鉛銲錫與其相熔，結果良好。

(3)無鉛銲錫與Sn電極鍍層的吃錫性如何?

表3
Sn-3Ag-0.5Cu無鉛銲錫與Sn電極鍍層

試件名稱	2012 chip
電極鍍層	Sn
銲錫廠商	A公司
銲錫成份	Sn-3Ag-0.5Cu無鉛銲錫
銲錫印刷形狀	1.3mm×0.7mm，厚0.15mm
溫度曲線	圖1 (a)
爐環境	大氣

無鉛銲錫與Sn兩者相熔融得很好。但另外觀看234℃~236
℃時，Peak溫度為235℃，Sn電極鍍層熔融得不充分。故
為求電極鍍層也要充分熔融，得保持Peak溫度。
＜4＞
表4
Sn-Zn系無鉛銲錫在不同O2濃度中的吃錫性比較

試件	Sn-Zn系無鉛銲錫
底板	銅板：10mm□，厚0.1mm
銲錫廠商	畫面1~4：A公司 Sn-8.1Zn-3.1Bi(熔點：197℃)
銲錫的印刷形狀	直徑0.6mm，厚0.15mm
溫度profile	圖2(a)
爐環境	畫面1：100 ppm O2濃度 畫面2：5,000 ppm 畫面3：50,000 ppm 畫面4：大氣

SG1

銲錫廠商提供了100ppm O2濃度下較佳之建言，故畫面1效果好。就組裝基板而言，有些零件的銲接點也有可能處在5,000ppm下，不是嗎?另外，O2濃度50,000ppm, 未熔部份實際係由內層熔融向外沸騰之現象。所以，將來無鉛導入時，遇上未熔現象的話，應該先確認”未熔的發生過程”才是。
      ＜5＞
             表5
QFP零件腳踝fillet形成過程

試件	QFP IC
腳pitch	0.65mm
腳鍍層	Sn-Pb
銲錫廠商	B公司
銲錫成份	Sn-3Ag-0.5Cu無鉛
印刷形狀	厚0.15mm
溫度曲線	圖1 (d)
爐環境	大氣

由於腳鍍層先熔，無鉛銲錫後熔，故吃錫性良好。不過
要注意，QFP置件不當，則腳踝的fillet必不佳。

＜6＞表6
BGA的球腳銲接狀況

試件	BGA包裝
試件尺寸	45mm□
球腳距	0.8mm
球徑	ψ0.4mm
球腳成份	一般Sn-Pb共晶銲錫
銲錫廠商	C公司
銲錫成份	一般Sn-Pb共晶銲錫
溫度曲線	圖4 (a)
爐環境	N2，含氧量500ppm

雖然錫膏與BGA腳用相同的共晶成份，由於熱含量不
同，導致熔融有時間差。BGA本身皆有自我拉移定位
的效果，故置件稍偏移仍可接受。

kenneth

收下了

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No.	Alloy	Melting point （℃）	For wave soldering	For Reflowing	For Wire solder
1	SnAg3.5	221	○	○	○
2	SnAg3.0～3.5Cu0.5～0.7	217～218	○	○	○
3	SnAg0.5～2.8Cu0.5～0.7Bi1.0～3.0	214～220	○	○	△
4	SnZn8Bi3or6 or SnZn9	193～199	△	○	-
5	SnCu0.7Sb	227	○	×	○
6	SnAg2.8Bi15	約136～197	○	○	×
7	SnBi57Ag1	138	○	○	×
8	SnAg3.5Cu0.5Sb0.2	217～218	○	○	○