1、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
2、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：A 公司推薦的溫度曲線 B 公司推薦的溫度曲線(a) (d)A 公司銲錫 A 公司銲錫Peak溫度240Peak溫度235(b) B 公司銲錫 (e) B 公司銲錫良好 吃錫不夠有錫珠 良好凝固後 (c) 凝固後(f)【結語】各家公司所推薦的溫度 profile 對自家的銲錫皆
3、沒問題。另外，再拿第 3 家來比較，即使成份相同，預熱溫度&Peak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 1.3mm0.7mm，厚 0.15mm溫度曲線 圖 1(a)爐環境 大氣照 片 1 (2)的 連 續 動 作Sn-Ag-Cu 無鉛銲錫與 Sn-Pb 電極鍍層小 chip 零件。(a) 電極熔融前 181 (b)電極熔融後 190(c)銲錫開始熔融 219 (d)銲錫熔融中 223(
4、e)peak 溫度 240 (f)凝固後 217【結語】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 1.3mm0.7mm，厚 0.15mm溫度曲線 圖 1 (a)爐環境 大氣照片 2 3的連續動作(a)Sn-Ag-Cu 熔融前 217 (b)Sn-Ag-Cu 熔融中 221(c)Sn-Ag-Cu 銲錫向上爬升 225 (d)Sn 電極鍍層熔融 237(e)Sn
5、 電極鍍層熔融終了 239 (f)凝固後 223結語無鉛銲錫與 Sn 兩者相熔融得很好。但另外觀看 234236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 14： 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 O 2 濃度畫面 2：5,000 ppm畫面 3：50,
6、000 ppm畫面 4：大氣(a)(b) Sn-Zn 銲錫熔融前 (c) Peak 溫度(熔融)畫面 1：良好畫面 2：有錫珠畫面 3：少部份未熔畫面 4：未熔部份多(d)凝固後結語銲錫廠商提供了 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，O 2 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 S
7、n-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 大氣照片 3 QFP 腳踝 fillet 生成過程(Sn-Ag-Cu 無鉛銲錫)218236(a)熔融中 195(b) Peak 溫度(c)凝固後(腳踝 fillet 完成)結語由於腳鍍層先熔，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 0.4mm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 500ppmBGA 銲錫溫度曲線(Sn-Pb)211(a)214 (b)錫膏熔融中(c)錫膏熔融完成，正向錫球腳爬升中219(d)球腳熔融同時，自我拉移定位，最後互熔結束結語雖然錫膏與 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。
