电子产品常用材料.ppt

第二篇：电子元器件的识别,第四篇：电子产品焊接工艺,电子工艺实训教案,第一篇：安全教育,第三篇：电子产品常用材料,第五篇：电子产品组装与调试（实例介绍）,一、焊料 二、焊锡丝 三、助焊剂 四、焊膏 五、粘结剂 六、清洗剂 七、其他材料,第三篇：常用材料介绍,一、焊料,1 .焊料的作用 2. 常用焊料合金的组成及特性 3. 表面组装用焊料的形式,1 .焊料的作用,焊料是易溶金属，它熔点低于被焊金属，在熔化时能在被焊金属表面形成合金而将被焊金属连接到一起 低于450 ℃的焊接又称作为软钎焊2. 常用焊料合金的组成及特性,铅锡共晶合金：183 ℃左右； 高温合金 ： 300 ℃ ； 低温合金： 96 ℃ －163℃ ； 无铅焊料： 217℃左右；,铅锡共晶合金,Pb38.1%, Sn61.9%称为共晶合金，对应熔点温度为183℃ 63 Sn/37Pb. 183℃ 60 Sn/40Pb . 183 ℃ －190℃ 62 Sn/36Pb/2Ag . 179 ℃,,液相区,最佳焊接温度线,固液相共存区,固相区,共晶点,,（1）焊接温度相对较低，熔点180 ℃ -220 ℃焊接温度高50 ℃ IPC-SM-782 260 ℃10S 熔点183-189 ℃ （2）熔融焊料在被焊金属表面流动性好。

（3）凝固时间短，利于焊点形成，便于操作 （4）导电性能好，并有足够的机械强度 铜导电率的1/10，抗拉强度40MPa,剪切强度35 （5）焊后焊点外观好，便于检查 （6）三防性能好能广泛应用 （7）焊料原料的来源应广泛，价格低廉云锡）,特 性,高温合金 300 ℃,10 Sn/90Pb 300 ℃ 5 Sn/95Pb 312 ℃ 3Sn/97Pb 318 ℃ 用途：BGA、CSP焊球，高温焊点测曲线用低温合金 96 ℃ －163℃,16 Sn/32Pb/52Bi 96 ℃ 42 Sn/58Bi 139 ℃ 43 Sn/43Pb/14Bi 163 ℃ 用途：双面再流焊，特殊要求的焊接,热敏元件的焊接无铅焊料,无铅的提出 世界无铅日程 推行无铅系统所需环节 常用无铅焊料及其优劣 无铅的应用（设计注意问题）,无铅的提出,铅对人体有害 铅是一种多亲和性毒物主要损害神经系统、造血系统和消化系统 铅中毒也是引发白血病、肾病、心脏病、精神异常的重要因素之一 例1：古罗马帝国灭亡－－引水工程中大量使用铅，造成人们体质恶化 例2：我国目前儿童平均铅含量：88.3ug/L30％幼儿血铅含量超过国际公认水平100ug/L 。

市场的竞争 日本松下、NEC、SONY、东芝等公司2000年开始率先采用无铅制造技术，这样日本各电子企业大打“绿色”“环保”牌，更好进入西欧、北美市场，以迎合当地绿色环保组织世界无铅进程,无铅技术已在全球的电子封装与装配工业领域占据中心舞台日本、美国与欧洲开始在材料中减少并消除铅的含量目前这三大驱动力在推动电子封装业中努力实现无铅 日本内阁（MITI）提议在日本立法，几位日本主要的电子行业大亨开始了实行计划并宣布到2003年底争取消除含铅焊料 欧洲第六届欧共体会议提议到2006年1月前实现无铅化 北美的IPC也正收集更可靠的无铅化合金并预计在圆满结束前进行所有的预处理，IPC J-STD—006测试法将应用于量化铅含量的等级 我国： 蒙特利尔协议,推行无铅系统所需环节,,,LEAD FREE AREA,Materials,PCB,,,,,Components,Paste,,,,,,,Printer,,Mounter,,Reflow,,,AOI,W/S,,,,X-RAY,,T/U,,,,,,Testing,P/S,,常用无铅焊料及其优劣,具有优良的机械性能、拉伸强度、蠕变特性及耐热老化比Sn-Pb共晶焊料优越；无铅焊接比传统有铅焊接的强度高。

熔点和成本是Sn-Ag系焊料的主要问题Sn-Ag系焊料，熔点偏高，比Sn-Pb共晶焊料高30-40℃，润湿性差，成本高；,所需能量比较：无铅焊接是传统有铅焊接所需能量的6－7倍包括原材料的制成、焊膏的制成、焊接过程等 温室效应：无铅焊接产生的二氧化碳排放量比传统有铅焊接的大 重金属含量：无铅焊接比传统有铅焊接的多特别是铋 对环境有害，且贵 延展性比Sn-Pb共晶焊料稍差，但不存在延展性随时间加长而劣化的问题； 从含Ag的Sn基无铅焊料中回收Bi和Cu是十分困难的 焊膏容易氧化无铅的应用（设计注意事项：PCB设计：采用裸铜板，OSP板焊盘尺寸可适当减少3.表面组装用焊料的形式及用途,用途,二、焊锡丝,1.结构：焊料内空心直径分别有0.5mm、0.8mm、1.0mm有多芯(最多5芯) 2.组成：焊料＋固态助焊剂（活性松香、水清洗、免清洗)， 3.用途：手工焊接、补焊、维修用三、焊剂（助焊剂）,1 .助焊剂的作用和特点 2.助焊剂的分类 3.助焊剂的组成 4.焊剂性能指标 5.常用焊剂介绍 6.助焊剂的选用,1 .助焊剂的作用－润湿,荷叶表面的水珠,液体—固体表面 漫流－润湿 表面张力—附着力,1 .助焊剂的作用,（ 助焊剂的作用）Oxidize、Flux 自然界中除纯金和铂外，置放在空气中的所有金属在室温下都会产生氧化，表面形成氧化层。

防碍焊接的发生 三个作用： 清除金属表面的氧化层 保持干净表面不再氧化 热传导,助焊剂的特性 a.能快速去除表面氧化物，防止再氧化，降低表面张力 b.焊剂的熔点比焊料低，在焊料熔化前，焊剂可充分发挥助焊作用； c.焊剂的表面张力要比焊料小，润湿扩展速度比熔融焊料快，扩展率85%； d.黏度和比重比熔融焊料小，容易被置换.助焊剂的比重可以用溶剂来稀释，一般控制在0.82—0.84；,e.焊接时不产生焊珠飞溅，不产生毒气和强烈的刺激气味，有利于保护环境； f.焊后残留物少，易去除，并且基本无腐蚀、不吸湿，不导电、不粘手； g.免清洗型助焊剂要求固体含量＜2.0wt%,不含卤化物，焊后残留物少，不产生腐蚀作用，绝缘性能好，绝缘电阻＞1×1011Ω； h.水清洗、半水清洗和溶剂清洗型助焊剂要求焊后易清洗； i.常温下储存稳定a.按焊剂状态分：液态、糊状、固态三类 b.按焊剂活性大小分：低活性（R）、中等活性（RMA）、高活性（RA）和特别活性（RSA） c.按焊剂中固体含量分：低固含量≤2%、中固含量＞2.0，≤5、高固含量＞5 d.按活性剂类别分：松香、有机酸焊剂、有机胺卤化物焊剂、水溶性酸类焊剂、有机酸焊剂。

e.按焊剂主要化学成份分：无机焊剂、有机焊剂和树脂焊剂 f．按焊剂残留物溶解性能分：树脂型（有机溶剂清洗型）、水溶型和免清洗三类2.助焊剂的分类,无机系列焊剂 无机系列焊剂通常使用活性剂为无机盐和无机酸，其特点是活性大，腐蚀性较大，能够用水清洗，一般SMT中几乎不用 有机系列焊剂 有机系列焊剂包括有机酸、有机胺、有机卤化物等物质其活性相对较弱，但具有活性时间短，加热迅速分解、留下残留物基本上呈惰性、吸湿性也小，电绝缘性能好等特点，有利用于采用溶剂或水清洗 树脂系列焊剂 树脂系列焊剂由松香或合成树脂材料添加一定量的活性剂组成，其助焊性能好，而树脂可起成膜剂的作用，焊后残留物能形成一致密的保护层，对焊接表面具有一定的保护性能树脂型,水溶性,(有机溶剂清洗型),3.助焊剂的组成,通常焊剂的组成包括以下成份： 活性剂、成膜剂、添加剂和溶剂 a. 活性剂 活性剂是为了提高助焊能力而加入的活性物质，它对净化焊料和被焊件表面起主要作用在焊剂中活性剂的添加量较少，通常为1-5%，通常无机活性剂助焊性能好，但作用时间长，腐蚀性大，不宜在SMT中使用 有机型水溶性活性剂，焊剂低温时活性较小，焊后腐蚀性小，易于清洗。

b. 成膜剂 焊剂中加入成膜剂，能在焊接后形成一层紧密的有机膜，保护焊点和基板，使其具有防腐蚀性和优良的电绝缘性 常用的成膜剂有天然树脂、合成树脂及部分有机化合物如松香及改性松香、酚醛树脂和硬脂酸脂类等 一般成膜剂加入量为10-20%，甚至高达40%，加入量过大会影响扩展率，使助焊作用下降，并在PCB上留下过多的残留物c. 添加剂 添加剂是为了适应焊接工艺和工艺环境的需要而加入的具有特殊物理和化学性能的物质 通常加入的添加剂有：PH调节剂和润湿剂、光亮剂、消光剂、缓蚀剂、阻燃剂、发泡剂等 • PH调节剂可降低焊剂的酸性； • 润湿剂的作用是加大焊料和被焊件之间的润湿性，增强可焊性 •为了使焊点光亮，可添加少量光亮剂，光亮剂的添加量不宜太多，应控制在2%以下•在焊剂中加入消光剂，使焊点消光，这对组装密度高的产品尤为重要，可克服检验时眼睛的疲劳，特别是在自动化生产中，不因视觉错误而影响产品的质量检验消光剂的量应控制在5%以下 • 焊剂中加入缓蚀剂，能保护PCB和元器件引线，使之具有防潮、防盐雾、防腐蚀性能，又保持良好的可焊性缓蚀剂一般添加量在1%以下 • 为保证焊剂存放及使用安全，需加入降低其易燃性的物质。

• 在焊剂采用发泡涂布的场合，需加入发泡剂d. 溶剂 SMT中通常使用液态焊剂，为此，必须焊剂组成中的固体或液体成分溶解在溶剂里，使之成为均相溶液 常用的溶剂有：乙醇、异丙醇、水等 水溶性助焊剂的溶剂可以是水，也可以是低级脂肪酸（乙醇、异丙醇）等有机溶剂焊接时若水分未挥发干净，在焊料槽中会产生焊料飞溅而以乙醇或异丙醇作溶剂的水溶性焊剂不会出现这种现象1）. 外观：透明（免清洗）、无沉淀物、混浊、分层现象 （2）. 发泡能力：松香型焊剂固体含量大于5％免洗焊剂采用喷射 （3）. 扩展率（焊剂活性能力指标）： R ≥ 75％；RMA≥ 80％；RA≥ 90％；低固态免清洗≥ 80 ％,4、焊剂性能指标,（4）. 相对润湿力（焊剂活性能力指标）： 采用润湿平衡测试仪（可焊性测试仪）进行测试，属于定量性 （5）. 焊后残渣干燥度：免清洗工艺用，避免残渣吸附过多污染物 方法：焊后1.5小时，白垩粉－PCB－毛刷－无残留 （6）. 固体含量：松香型≥ 15％；水溶性8％－10％；免清洗1％－3％,（7）. 卤素含量：无溶剂焊剂中卤素含量的％ 焊剂的腐蚀性是考核焊剂的重要指标，首先考虑卤素含量 R型／RMA：不应使络酸银试纸变白或浅黄。

RA型：0.07％－0.2％ 免清洗：无 （8）. 水萃取液的电阻率（Ω.cm）：焊剂在水溶液中的电阻率 焊剂在水溶液中的会电离出各种离子而导致水电阻率降低，特别是卤素含量超过0.2％时，明显降低反映焊剂好坏 R型／RMA ≥ 5＊105；RA ≥ 5＊1049）. 铜镜腐蚀：铜镜70－80nm涂覆焊剂24小时，铜层的腐蚀情况直接反映焊剂的腐蚀强弱 R：无变化，RMA：焊剂不应使铜膜有穿透性腐蚀 （10）.绝缘电阻：将焊剂涂覆到PCB上，高温、高湿环境中放置一段时间后测绝缘电阻，从而评估焊剂的抗电强度 R型／RMA／免清洗：1＊1012（一级）， 1＊1011 （二级） RA 1＊1011 （一级）， 1＊1010（二级）,5.常用焊剂介绍,常见的四种类型助焊剂： 松香型、水溶性、低固含量免清洗、无VOC焊剂 （VOC－挥发有机化合物－对臭氧层破坏） 松香型焊剂：松香焊剂分为以下几种类型,• 无活性松香焊剂，就是将纯松香溶于乙醇或异丙醇等溶剂中组成的焊剂，它的助焊性能较弱，腐蚀性较小，残留物基本上无腐蚀，留在基板上形成一层保护膜，但有时有粘性和吸湿性，一般不清洗 • 中等活性焊剂由松香加活性剂组成。

活性剂通常为有机酸、有机碱或有机胺盐有时三种同时使用效果更好中等活性焊剂助焊性比无活性焊剂强，残留物腐蚀性比R型大，一般焊后需清洗若所用活性剂中不含卤素或含量极低，采用活性比普通松香小的改性树脂作成膜剂，且组装产品要求不高，焊后也可不清洗 • 活性松香焊剂与中等活性松香焊剂相似，也是松香加活性剂。