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技術(shù)文章

SMT
什么是SMT
SMT就是表面組裝技術(shù)（表面貼裝技術(shù)）（Surface MountedTechnology的縮寫(xiě)），是目前電子組裝行業(yè)里流行的一種技術(shù)和工藝。

SMT有何特點(diǎn)

組裝密度高、電子產(chǎn)品體積小、重量輕，貼片元件的體積和重量只有傳統(tǒng)插裝元件的1/10左右，一般采用SMT之后，電子產(chǎn)品體積縮小40%~60%，重量減輕60%~80%。

可靠性高、抗振能力強(qiáng)。焊點(diǎn)缺陷率低。

高頻特性好。減少了電磁和射頻干擾。

易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，提高生產(chǎn)效率。降低成本達(dá)30%~50%。 節(jié)省材料、能源、設(shè)備、人力、時(shí)間等。

為什么要用SMT

電子產(chǎn)品追求小型化，以前使用的穿孔插件元件已無(wú)法縮小

電子產(chǎn)品功能更完整，所采用的集成電路(IC)已無(wú)穿孔元件，特別是大規(guī)模、高集成IC，不得不采用表面貼片元件

產(chǎn)品批量化，生產(chǎn)自動(dòng)化，廠方要以低成本高產(chǎn)量，出產(chǎn)好產(chǎn)品以迎合顧客需求及加強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力

電子元件的發(fā)展，集成電路(IC)的開(kāi)發(fā)，半導(dǎo)體材料的多元應(yīng)用

電子科技勢(shì)在必行，追逐國(guó)際潮流

SMT基本工藝構(gòu)成要素

印刷（或點(diǎn)膠）--> 貼裝--> （固化） --> 回流焊接 --> 清洗--> 檢測(cè) --> 返修

印刷：其作用是將焊膏或貼片膠漏印到PCB的焊盤(pán)上，為元器件的焊接做準(zhǔn)備。所用設(shè)備為印刷機(jī)（錫膏印刷機(jī)），位于SMT生產(chǎn)線的前端。

點(diǎn)膠：因現(xiàn)在所用的電路板大多是雙面貼片，為防止二次回爐時(shí)投入面的元件因錫膏再次熔化而脫落，故在投入面加裝點(diǎn)膠機(jī)，它是將膠水滴到PCB的固定位置上，其主要作用是將元器件固定到PCB板上。所用設(shè)備為點(diǎn)膠機(jī)，位于SMT生產(chǎn)線的前端或檢測(cè)設(shè)備的后面。有時(shí)由于客戶要求產(chǎn)出面也需要點(diǎn)膠，而現(xiàn)在很多小工廠都不用點(diǎn)膠機(jī)，若投入面元件較大時(shí)用人工點(diǎn)膠。

貼裝：其作用是將表面組裝元器件準(zhǔn)確安裝到PCB的固定位置上。所用設(shè)備為貼片機(jī)，位于SMT生產(chǎn)線中印刷機(jī)的后面。

固化：其作用是將貼片膠融化，從而使表面組裝元器件與PCB板牢固粘接在一起。所用設(shè)備為固化爐，位于SMT生產(chǎn)線中貼片機(jī)的后面。

回流焊接：其作用是將焊膏融化，使表面組裝元器件與PCB板牢固粘接在一起。所用設(shè)備為回流焊爐，位于SMT生產(chǎn)線中貼片機(jī)的后面。

清洗：其作用是將組裝好的PCB板上面的對(duì)人體有害的焊接殘留物如助焊劑等除去。所用設(shè)備為清洗機(jī)，位置可以不固定，可以在線，也可不在線。

檢測(cè)：其作用是對(duì)組裝好的PCB板進(jìn)行焊接質(zhì)量和裝配質(zhì)量的檢測(cè)。所用設(shè)備有放大鏡、顯微鏡、在線測(cè)試儀（ICT）、飛針測(cè)試儀、自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)（AOI）、X-RAY檢測(cè)系統(tǒng)、功能測(cè)試儀等。位置根據(jù)檢測(cè)的需要，可以配置在生產(chǎn)線合適的地方。

返修：其作用是對(duì)檢測(cè)出現(xiàn)故障的PCB板進(jìn)行返工。所用工具為烙鐵、返修工作站等。配置在生產(chǎn)線中任意位置。

SMT 之 IMC

IMC系Intermetalliccompound之縮寫(xiě)，筆者將之譯為＂介面合金共化物＂。廣義上說(shuō)是指某些金屬相互緊密接觸之介面間，會(huì)產(chǎn)生一種原子遷移互動(dòng)的行為，組成一層類(lèi)似合金的＂化合物＂，并可寫(xiě)出分子式。在焊接領(lǐng)域的狹義上是指銅錫、金錫、鎳錫及銀錫之間的共化物。其中尤以銅錫間之良性Cu6Sn5(EtaPhase)及惡性Cu3Sn(EpsilonPhase)較為常見(jiàn)，對(duì)焊錫性及焊點(diǎn)可靠度(即焊點(diǎn)強(qiáng)度)兩者影響較大，特整理多篇論文之精華以詮釋之
一、定義
能夠被錫鉛合金焊料(或稱焊錫Solder)所焊接的金屬，如銅、鎳、金、銀等，其焊錫與被焊底金屬之間，在高溫中會(huì)快速形成一薄層類(lèi)似＂錫合金＂的化合物。此物起源于錫原子及被焊金屬原子之相互結(jié)合、滲入、遷移、及擴(kuò)散等動(dòng)作，而在冷卻固化之后立即出現(xiàn)一層薄薄的＂共化物＂，且事后還會(huì)逐漸成長(zhǎng)增厚。此類(lèi)物質(zhì)其老化程度受到錫原子與底金屬原子互相滲入的多少，而又可分出好幾道層次來(lái)。這種由焊錫與其被焊金屬介面之間所形成的各種共合物，統(tǒng)稱IntermetallicCompound簡(jiǎn)稱IMC，本文中僅討論含錫的IMC，將不深入涉及其他的IMC。
二、一般性質(zhì)
由于IMC曾是一種可以寫(xiě)出分子式的＂準(zhǔn)化合物＂，故其性質(zhì)與原來(lái)的金屬已大不相同，對(duì)整體焊點(diǎn)強(qiáng)度也有不同程度的影響，首先將其特性簡(jiǎn)述于下：
◎IMC在PCB高溫焊接或錫鉛重熔(即熔錫板或噴錫)時(shí)才會(huì)發(fā)生，有一定的組成及晶體結(jié)構(gòu)，且其生長(zhǎng)速度與溫度成正比，常溫中較慢。一直到出現(xiàn)全鉛的阻絕層(Barrier)才會(huì)停止(見(jiàn)圖六)。
◎IMC本身具有不 良的脆性，將會(huì)損及焊點(diǎn)之機(jī)械強(qiáng)度及壽命，其中尤其對(duì)抗勞強(qiáng)度(FatigueStrength)危害大，且其熔點(diǎn)也較金屬要高。
◎由于焊錫在介面附近得錫原子會(huì)逐漸移走，而與被焊金屬組成IMC，使得該處的錫量減少，相對(duì)的使得鉛量之比例增加，以致使焊點(diǎn)展性增大(Ductillity)及固著強(qiáng)度降低，久之甚至帶來(lái)整個(gè)焊錫體的松弛。
◎一旦焊墊商原有的熔錫層或噴錫層，其與底銅之間已出現(xiàn)＂較厚＂間距過(guò)小的IMC后，對(duì)該焊墊以后再續(xù)作焊接時(shí)會(huì)有很大的妨礙；也就是在焊錫性(Solderability)或沾錫性(Wettability)上都將會(huì)出現(xiàn)劣化的情形。
◎ 焊點(diǎn)中由于錫銅結(jié)晶或錫銀結(jié)晶的滲入，使得該焊錫本身的硬度也隨之增加，久之會(huì)有脆化的麻煩。
◎ IMC會(huì)隨時(shí)老化而逐漸增厚，通常其已長(zhǎng)成的厚度，與時(shí)間大約形成拋物線的關(guān)系，即：
δ＝k √t，
k＝k exp(－Q/RT)
δ表示t時(shí)間后IMC已成長(zhǎng)的厚度。
K表示在某一溫度下IMC
的生長(zhǎng)常數(shù)。
T表示相對(duì)溫度。
R表示氣體常數(shù)，
即8.32 J/mole。
Q表示IMC生長(zhǎng)的活化能。
K＝IMC對(duì)時(shí)間的生長(zhǎng)常數(shù)，
以nm / √秒或μm / √日(
1μm / √日＝3.4nm / √秒。
現(xiàn)將四種常見(jiàn)含錫的IMC在不同溫度下，其生長(zhǎng)速度比較在下表的數(shù)字中：
表1 各種IMC在不同溫度中之生長(zhǎng)速度(nm / √s)
金屬介面 20℃ 100℃ 135℃ 150℃ 170℃
1. 錫 / 金 40
2. 錫 / 銀 0.08 17-35
3. 錫 / 鎳 0.08 1 5
4. 錫 / 銅 0.26 1.4 3.8 10
[注] 在170℃高溫中銅面上，各種含錫合金IMC層的生長(zhǎng)速率，也有所不同；如熱浸錫鉛為
5nm/s，霧狀純錫鍍層為7.7(以下單位相同)，錫鉛比30/70的皮膜為11.2，錫鉛比70/30的皮膜為12.0，光澤鍍純錫為3.7，其中之光澤鍍錫情況較好。
三、焊錫性與表面能
若純就可被焊接之底金屬而言，影響其焊錫性(Solderability)好壞的機(jī)理作用甚多，其中要點(diǎn)之一就是＂表面自由能＂(SurfaceFreeEnergy，簡(jiǎn)稱時(shí)可省掉Free)的大小。也就是說(shuō)可焊與否將取決于：
(1) 被焊底金屬表面之表面能(Surface Energy)，
(2) 焊錫焊料本身的＂表面能＂等二者而定。
凡底金屬之表面能大于焊錫本身之表面能時(shí)，則其沾錫性會(huì)非常好，反之則沾錫性會(huì)變差。也就是說(shuō)當(dāng)?shù)捉饘僦砻婺軠p掉焊錫表面能而得到負(fù)值時(shí)，將出現(xiàn)縮錫(Dewetting)，負(fù)值愈大則焊錫愈差，甚至造成不沾錫(Non-Wetting)的惡劣地步。
新鮮的銅面在真空中測(cè)到的＂表面能＂約為1265達(dá)因/公分，63/37的焊錫加熱到共熔點(diǎn)(EutecticPoint183℃)并在助焊劑的協(xié)助下，其表面能只得380達(dá)因/公分，若將二者焊一起時(shí)，其沾錫性將非常良好。然而若將上述新鮮潔凈的銅面刻意放在空氣中經(jīng)歷2小時(shí)后，其表面能將會(huì)遽降到25達(dá)因/公分，與380相減不但是負(fù)值(-355)，而且相去甚遠(yuǎn)，焊錫自然不會(huì)好。因此必須要靠強(qiáng)力的助焊劑除去銅面的氧化物，使之再活化及表面能之再次提高，并超過(guò)焊錫本身的表面能時(shí)，焊錫性才會(huì)有良好的成績(jī)。
四、錫銅介面合金共化物的生成與老化
當(dāng)熔融態(tài)的焊錫落在潔銅面的瞬間，將會(huì)立即發(fā)生沾錫(Wetting俗稱吃錫)的焊接動(dòng)作。此時(shí)也立即會(huì)有錫原子擴(kuò)散(Diffuse)到銅層中去，而銅原子也同時(shí)會(huì)擴(kuò)散進(jìn)入焊錫中，二者在交接口上形成良性且必須者Cu6Sn5的IMC，稱為η-phase(讀做Eta相)，此種新生＂準(zhǔn)化合物＂中含錫之重量比約占60%。若以少量的銅面與多量焊錫遭遇時(shí)，只需3-5秒鐘其IMC即可成長(zhǎng)到平衡狀態(tài)的原度，如240℃的0.5μm到340℃的0.9μm。然而在此交會(huì)互熔的同時(shí)，底銅也會(huì)有一部份熔進(jìn)液錫的主體錫池中，形成負(fù)面的污染。
(a) 起初狀態(tài)：當(dāng)焊錫著落在清潔的銅面上將立即有η-phase Cu6Sn5生成，即圖中之(2)部分。
(b)錫份滲耗期：焊錫層中的錫份會(huì)不斷的流失而滲向IMC去組新的Cu6Sn5，而同時(shí)銅份也會(huì)逐漸滲向原有的η-phase層次中而去組成新的Cu3Sn，即圖中之(5)。此時(shí)焊錫中之錫量將減少，使得鉛量在比例上有所增加，若于其外表欲再行焊接時(shí)將會(huì)發(fā)生縮錫。
(c)多鉛之阻絕層：當(dāng)焊錫層中的錫份不斷滲走再去組成更厚的IMC時(shí)，逐漸使得本身的含鉛比例增加，終于在全鉛層的擋路下阻絕了錫份的滲移。
(d) IMC的曝露：由于錫份的流失，造成焊錫層的松散不堪而露出IMC底層，而終致到達(dá)不沾錫的下場(chǎng)(Non-wetting)。
高溫作業(yè)后經(jīng)長(zhǎng)時(shí)老化的過(guò)程中，在Eta-phase良性IMC與銅底材之間，又會(huì)因銅量的不斷滲入Cu6Sn5中，而逐漸使其局部組成改變?yōu)镃u3Sn的惡性ε-phase(又讀做Epsilon相)。其中銅量將由早先η-phase的40%增加到ε-phase的66%。此種老化劣化之現(xiàn)象，隨著時(shí)間之延長(zhǎng)及溫度之上升而加劇，且溫度的影響尤其強(qiáng)烈。由前述＂表面能＂的觀點(diǎn)可看出，這種含銅量甚高的惡性ε-phase，其表面能的數(shù)字極低，只有良性η-phase的一半。因而Cu3Sn是一種對(duì)焊錫性頗有妨礙的IMC。
然而早先出現(xiàn)的良性η-phaseCu6Sn5，卻是良好焊錫性必須的條件。沒(méi)有這種良性Eta相的存在，就根本不可能完成良好的沾錫，也無(wú)法正確的焊牢。換言之，必需要在銅面上首先生成Eta-phase的IMC，其焊點(diǎn)才有強(qiáng)度。否則焊錫只是在附著的狀態(tài)下暫時(shí)冷卻固化在銅面上而已，這種焊點(diǎn)就如同大樹(shù)沒(méi)有根一樣，毫無(wú)強(qiáng)度可言。錫銅合金的兩種IMC在物理結(jié)構(gòu)上也不相同。其中惡性的ε-phase(Cu3Sn)常呈現(xiàn)柱狀結(jié)晶(ColumnarStructure)，而良性的η-phase(Cu6Sn5)卻是一種球狀組織(Globular)。下圖8此為一銅箔上的焊錫經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間老化后，再將其彎折磨平拋光以及微蝕后，這在SEM2500倍下所攝得的微切片實(shí)像，兩IMC的組織皆清晰可見(jiàn)，二者之硬度皆在500微硬度單位左右。

在IMC的增厚過(guò)程中，其結(jié)晶粒子(Grains)也會(huì)隨時(shí)在變化。由于粒度的變化變形，使得在切片畫(huà)面中量測(cè)厚度也變得比較困難。一般切片到達(dá)拋光完成后，可使用專(zhuān)門(mén)的微蝕液(NaOH
50/gl，加1，2-Nitrphenol35ml/l，70℃下操作)，并在超聲波協(xié)助下，使其能咬出清晰的IMC層次，而看到各層結(jié)晶解里面的多種情況?，F(xiàn)將錫銅合金的兩種IMC性質(zhì)比較如下：
兩種錫銅合金IMC的比較
命名 分子式 含錫量W% 出現(xiàn)經(jīng)過(guò) 位置所在 顏色 結(jié)晶 性能 表面能η-phase(Eta) Cu6Sn560%高溫融錫沾焊到清潔銅面時(shí)立即生成 介于焊錫或純錫與銅之間的介面
白色 球狀
組織
良性IMC
微焊接強(qiáng)度之必須甚高
ε-phase(Epsilon) Cu3Sn 30% 焊后經(jīng)高溫或長(zhǎng)期老化而逐漸發(fā)生
介于Cu6Sn5與銅面之間
灰色 柱狀
結(jié)晶
惡性IMC
將造成縮錫或不沾錫較低只有Eta的一半,非常有趣的是，單純Cu6Sn5的良性IMC，雖然分子是完全相同，但當(dāng)生長(zhǎng)環(huán)境不同時(shí)外觀卻極大的差異。如將清潔銅面熱浸于熔融態(tài)的純錫中，此種錫量與熱量均極度充足下，所生成的Eta良性IMC之表面呈鵝卵石狀。但若改成錫鉛合金(63/37)之錫膏與熱風(fēng)再銅面上熔焊時(shí)，亦即錫量與熱量不太充足之環(huán)境，居然長(zhǎng)出另一種一短棒狀的IMC外表(注意銅與鉛是不會(huì)產(chǎn)生IMC的，且兩者之對(duì)沾錫(wetting)與散錫(Spreading)的表現(xiàn)也截然不同。再者銅錫之IMC層一旦遭到氧化時(shí)，就會(huì)變成一種非常頑強(qiáng)的皮膜，即使薄到5層原子厚度的1.5nm，再猛的助焊劑也都奈何不了它。這就是為什么PTH孔口錫薄處不易吃錫的原因(C.Lea的名著AscientificGuidetoSMT之P.337有極清楚的說(shuō)明)，故知焊點(diǎn)之主體焊錫層必須稍厚時(shí)，才能盡量保證焊錫性于不墜。事實(shí)上當(dāng)＂沾錫＂(Wetting)之初，液錫以很小的接觸角(ContactAngle)高溫中迅速向外擴(kuò)張(Spreading)地盤(pán)的同時(shí)，也另在地盤(pán)內(nèi)的液錫和固銅之間產(chǎn)生交流，而向下扎根生成IMC，熱力學(xué)方式之步驟，即在說(shuō)明其假想動(dòng)作的細(xì)節(jié)。
五、錫銅IMC的老化
由上述可知錫銅之間較先所形成的良性η-phase(Cu6Sn5)，已成為良好焊接的必要條件。唯有這IMC的存在才會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)度好的焊點(diǎn)。并且也清楚了解這種良好的IMC還會(huì)因銅的不斷侵入而逐漸劣化，逐漸變?yōu)椴?良的ε-phase(Cu3Sn)。此兩種IMC所構(gòu)成的總厚度將因溫度上升而加速長(zhǎng)厚，且與時(shí)俱增。下表3.即為各種狀況下所測(cè)得的IMC總厚度。凡其總IMC厚度愈厚者，對(duì)以后再進(jìn)行焊接時(shí)之焊錫性也愈差。
表3. 不銅溫度中錫銅IMC之不同厚度
所處狀況 IMC厚度(mils)
熔錫板(指炸油或IR) 0.03~0.04
噴錫板 0.02~0.037
170℃中烤24小時(shí) 0.22以上
125℃中烤24小時(shí) 0.046
70℃中烤24小時(shí) 0.017
70℃中存貯40天 0.05
30℃中存貯2年 0.05
20℃中存貯5年 0.05
組裝之單次焊接后 0.01~0.02
圖12. 錫銅IMC的老化增厚，除與時(shí)間的平方根成比例關(guān)系外，并受到環(huán)境溫度的強(qiáng)烈影響，在斜率上有很大的改變。
在IMC老化過(guò)程中，原來(lái)錫鉛層中的錫份不斷的輸出，用與底材銅共組成合金共化物，因而使得原來(lái)鍍錫鉛或噴錫鉛層中的錫份逐漸減少，進(jìn)而造成鉛份在比例上的不斷增加。一旦當(dāng)IMC的總厚度成長(zhǎng)到達(dá)整個(gè)錫鉛層的一半時(shí)，其含錫量也將由原來(lái)的60%而降到40%，此時(shí)其沾錫性的惡化當(dāng)然就不言而喻。并由底材銅份的無(wú)限量供應(yīng)，但表層皮膜中的錫量卻愈來(lái)愈少，因而愈往后來(lái)所形成的IMC，將愈趨向惡性的Cu3Sn。
且請(qǐng)務(wù)必注意，一旦環(huán)境超過(guò)60℃時(shí)，即使新生成的Cu6Sn5也開(kāi)始轉(zhuǎn)變長(zhǎng)出Cu3Sn來(lái)。一旦這種不 良的ε-phase成了氣候，則焊點(diǎn)主體中之錫不斷往介面溜走，致使整個(gè)主體皮膜中的鉛量比例增加，后續(xù)的焊接將會(huì)呈現(xiàn)縮錫(Dewetting)的場(chǎng)面。這種不歸路的惡化情形，又將隨著原始錫鉛皮膜層的厚薄而有所不同，越薄者還會(huì)受到空氣中氧氣的助虐，使得劣化情形越快。故為了免遭此一額外的苦難，一般規(guī)范都要求錫鉛皮膜層至少都要在0.3mil以上。
老化後的錫鉛皮膜，除了不 良的IMC及表面能太低，而導(dǎo)致縮錫的效應(yīng)外，鍍銅層中的雜質(zhì)如氧化物、有機(jī)光澤劑等共鍍物，以及錫鉛鍍層中有機(jī)物或其它雜質(zhì)等，也都會(huì)朝向IMC處移動(dòng)集中，而使得縮錫現(xiàn)象雪上加霜更形惡化。
從許多種前人的試驗(yàn)及報(bào)告文獻(xiàn)中，可知有三種加速老化的模式，可以類(lèi)比出上述兩種焊錫性劣化及縮錫現(xiàn)象的試驗(yàn)如下︰
◎ 在高溫飽和水蒸氣中曝置1~24小時(shí)。
◎ 在125~150℃的乾烤箱中放置4~16小時(shí)。
◎在高溫水蒸氣加氧氣的環(huán)境中放置1小時(shí)；之後僅在水蒸氣中放置24小時(shí)；再另於155℃的乾烤箱中放置4小時(shí)；及在40℃，90~95%RH環(huán)境中放置10天。如此之連續(xù)折騰
約等於1年時(shí)間的自然老化。在經(jīng)此等高溫高濕的老化條件下，錫鉛皮膜表面及與銅之介面上會(huì)出現(xiàn)氧化、腐蝕，及錫原子耗失(Depletion)等，皆將造成焊錫性的劣化。
六、錫金IMC
焊錫與金層之間的IMC生長(zhǎng)比銅錫合金快了很多，由先后出現(xiàn)的順序所得的分子式有AuSn
，AuSn2，AuSn4等。在150℃中老化300小時(shí)后，其IMC居然可增長(zhǎng)到50μm(或2mil)之厚。因而鍍金零件腳經(jīng)過(guò)焊錫之后，其焊點(diǎn)將因IMC的生成太快，而變的強(qiáng)度減弱脆性增大。幸好仍被大量柔軟的焊錫所包圍，故內(nèi)中缺點(diǎn)尚不曝露出來(lái)。又若當(dāng)金層很薄時(shí)，例如是把薄金層鍍?cè)阢~面上再去焊錫，則其焊點(diǎn)強(qiáng)度也很快就會(huì)變差，其劣化程度可由耐疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)周期數(shù)之減少而清楚得知。
曾有人故意以熱壓打線法(Thermo-Compression，注意所用溫度需低于錫鉛之熔點(diǎn))將金線壓入焊錫中，于是黃金就開(kāi)始向四周的焊錫中擴(kuò)散，逐漸形成如圖中白色散開(kāi)的IMC。該金線原來(lái)的直徑為45μm，經(jīng)155℃中老化460小時(shí)后，竟然完全消耗殆盡，其效應(yīng)實(shí)在相當(dāng)驚人。但若將金層鍍?cè)阪嚸嫔?，或在焊錫中故意加入少許的銦，即可大大減緩這種黃金擴(kuò)散速度達(dá)5倍之多。
七、錫銀IMC
錫與銀也會(huì)迅速的形成介面合金共化物Ag3Sn，使得許多鍍銀的零件腳在焊錫之后，很快就會(huì)發(fā)生
銀份流失而進(jìn)入焊錫之中，使得銀腳焊點(diǎn)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度迅速惡化，特稱為＂滲銀Silverleaching＂。此種焊后可靠性的問(wèn)題，曾在許多以鈀層及銀層為導(dǎo)體的“厚膜技術(shù)＂(ThickFilmTechnology)中發(fā)生過(guò)，SMT中也不乏前例。若另將錫鉛共融合金比例63/37的焊錫成分，予以小幅的改變而加入2%的銀，使成為62/36/2的比例時(shí)，即可減輕或避免發(fā)生此一＂滲銀＂現(xiàn)象，其焊點(diǎn)不牢的煩惱也可為之舒緩。近期興起的銅墊浸銀處理(ImmersionSilver)，其有機(jī)銀層極薄僅4-6μm而已，故在焊接的瞬間，銀很快就熔入焊錫主體中，焊點(diǎn)構(gòu)成之IMC層仍為銅錫的Cu6Sn5，故知銀層的功用只是在保護(hù)銅面而不被氧化而已，與有機(jī)護(hù)銅劑(OSP)之Enetk極為類(lèi)似，實(shí)際上銀本身并未參加焊接。
八、錫鎳IMC
電子零件之接腳為了機(jī)械強(qiáng)度起見(jiàn)，常用黃銅代替純銅當(dāng)成底材。但因黃銅中含有多量的鋅，對(duì)于焊錫性會(huì)有很大的妨礙，故必須先行鍍鎳當(dāng)成屏障(Barrier)層，才能完成焊接的任務(wù)。事實(shí)上這只是在焊接的瞬間，先暫時(shí)達(dá)到消災(zāi)避禍的目的而已。因不久后鎳與錫之間仍也會(huì)出現(xiàn)IMC，對(duì)焊點(diǎn)強(qiáng)度還是有不好的影響。
表4. 各種IMC在擴(kuò)散系數(shù)與活化能方面的比較
System Intermetallic Compounds DiffusionCoefficient(m2/s)Activation Energy(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
在一般常溫下錫與鎳所生成的IMC，其生長(zhǎng)速度與錫銅IMC相差很有限。但在高溫下卻比錫銅合金要慢了很多，故可當(dāng)成銅與錫或金之間的阻隔層(BarrierLayer)。而且當(dāng)環(huán)境溫度不同時(shí)，其IMC的外觀及組成也各不相同。此種具脆性的IMC接近鎳面者之分子視為Ni3Sn4，接近錫面者則甚為分歧難以找出通式，一般以NiSn3為代表。根據(jù)一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，后者生長(zhǎng)的速度約為前者的三倍。又因鎳在空氣非常容易鈍化(Passivation)，對(duì)焊錫性也會(huì)出現(xiàn)極其不利的影響，故一般在鎳外表還要鍍一層純錫，以提高焊錫性。若做為接觸(Contact)導(dǎo)電用途時(shí)，則也可鍍金或銀。
九、結(jié)論
各種待焊表面其焊錫性的劣化，以及焊點(diǎn)強(qiáng)度的減弱，都是一種自然現(xiàn)象。正如同有情世界的生老病死及無(wú)情世界的頹蝕風(fēng)化一樣均遲早發(fā)生，無(wú)法避免。了解發(fā)生的原因與過(guò)程之后，若可找出改善之道以延長(zhǎng)其使用年限，即為上上之策矣。

SMT常用知識(shí)簡(jiǎn)介


1 一般來(lái)說(shuō),SMT車(chē)間規(guī)定的溫度為25±3℃。
2. 錫膏印刷時(shí),所需準(zhǔn)備的材料及工具錫膏、鋼板、刮刀、擦拭紙、無(wú)塵紙、清洗劑、攪拌刀。
3. 一般常用的錫膏合金成份為Sn/Pb合金,且合金比例為63/37。
4. 錫膏中主要成份分為兩大部分錫粉和助焊劑。
5. 助焊劑在焊接中的主要作用是去除氧化物、破壞融錫表面張力、防止再度氧化。
6. 錫膏中錫粉顆粒與Flux(助焊劑)的體積之比約為1:1, 重量之比約為9:1。
7. 錫膏的取用原則是先進(jìn)先出。
8. 錫膏在開(kāi)封使用時(shí),須經(jīng)過(guò)兩個(gè)重要的過(guò)程回溫、攪拌。
9. 鋼板常見(jiàn)的制作方法為：蝕刻、激光、電鑄。
10. SMT的全稱是Surface mount(或mounting)technology,中文意思為表面粘著（或貼裝）技術(shù)。
11. ESD的全稱是Electro-static discharge, 中文意思為靜電放電。
12. 制作SMT設(shè)備程序時(shí), 程序中包括五大部分, 此五部分為基板數(shù)據(jù); 貼片數(shù)據(jù); 上料數(shù)據(jù);元件數(shù)據(jù);吸取數(shù)據(jù),圖像數(shù)據(jù)。
13. 無(wú)鉛焊錫Sn/Ag/Cu 96.5/3.0/0.5的熔點(diǎn)為 217C。
14. 零件干燥箱的管制相對(duì)溫濕度為 < 10%。
15. 常用的被動(dòng)元器件(PassiveDevices)有：電阻、電容、點(diǎn)感（或二極體）等；主動(dòng)元器件(ActiveDevices)有：電晶體、IC等。
16. 常用的SMT鋼板的材質(zhì)為不銹鋼。
17. 常用的SMT鋼板的厚度為0.15mm(或0.12mm)。
18.靜電電荷產(chǎn)生的種類(lèi)有摩擦、分離、感應(yīng)、靜電傳導(dǎo)等；靜電電荷對(duì)電子工業(yè)的影響為：ESD失效、靜電污染；靜電消除的三種原理為靜電中和、接地、屏蔽。
19. 英制尺寸長(zhǎng)x寬0603=0.06inch*0.03inch，公制尺寸長(zhǎng)x寬3216=3.2mm*1.6mm。
20.排阻ERB-05604-J81弟8碼“4”表示為4個(gè)回路,阻值為56歐姆。電容ECA-0105Y-M31容值為C=106PF=1NF=1X10-6F。
21. ECN中文全稱為：工程變更通知單；SWR中文全稱為：特殊需求工作單，必須由各相關(guān)部門(mén)會(huì)簽, 文件中心分發(fā),方為有效。
22. 5S的具體內(nèi)容為整理、整頓、清掃、清潔、素養(yǎng)。
23. PCB真空包裝的目的是防塵及防潮。
24. 品質(zhì)政策為：全部品管、貫徹制度、提供客戶需求的品質(zhì)；全員參與、及時(shí)處理、以達(dá)成零缺點(diǎn)的目標(biāo)。
25. 品質(zhì)三不政策為：不接受次品、不制造次品、不流出次品。
26. QC七大手法中魚(yú)骨查原因中4M1H分別是指（中文）: 人、機(jī)器、物料、方法、環(huán)境。
27.錫膏的成份包含：金屬粉末、溶濟(jì)、助焊劑、抗垂流劑、活性劑；按重量分，金屬粉末占85-92%，按體積分金屬粉末占50%；其中金屬粉末主要成份為錫和鉛,比例為63/37，熔點(diǎn)為183℃。
28.錫膏使用時(shí)必須從冰箱中取出回溫,目的是：讓冷藏的錫膏溫度回復(fù)常溫，以利印刷。如果不回溫則在PCBA進(jìn)Reflow后易產(chǎn)生的不極格的為錫珠。
29. 機(jī)器之文件供給模式有：準(zhǔn)備模式、優(yōu)先交換模式、交換模式和速接模式。
30. SMT的PCB定位方式有：真空定位、機(jī)械孔定位、雙邊夾定位及板邊定位。
31. 絲?。ǚ?hào)）為272的電阻，阻值為 2700Ω，阻值為4.8MΩ的電阻的符號(hào)（絲?。?85。
32. BGA本體上的絲印包含廠商、廠商料號(hào)、規(guī)格和Datecode/(Lot No)等信息。
33. 208pinQFP的pitch為0.5mm。
34. QC七大手法中, 魚(yú)骨圖強(qiáng)調(diào)尋找因果關(guān)系;
35. CPK指: 目前實(shí)際狀況下的制程能力;
36. 助焊劑在恒溫區(qū)開(kāi)始揮發(fā)進(jìn)行化學(xué)清洗動(dòng)作;
37. 理想的冷卻區(qū)曲線和回流區(qū)曲線鏡像關(guān)系;
38. Sn62Pb36Ag2之焊錫膏主要試用于陶瓷板;
39. 以松香為主的助焊劑可分四種: R、RA、RSA、RMA;
40. RSS曲線為升溫→恒溫→回流→冷卻曲線;
41. 我們現(xiàn)使用的PCB材質(zhì)為FR-4;
42. PCB翹曲規(guī)格不超過(guò)其對(duì)角線的0.7%;
43. STENCIL制作激光切割是可以再重工的方法;
44. 目前計(jì)算機(jī)主板上常用的BGA球徑為0.76mm;
45. ABS系統(tǒng)為相對(duì)坐標(biāo);
46. 陶瓷芯片電容ECA-0105Y-K31誤差為±10%;
47. 目前使用的計(jì)算機(jī)的PCB, 其材質(zhì)為: 玻纖板;
48. SMT零件包裝其卷帶式盤(pán)直徑為13寸、7寸;
49. SMT一般鋼板開(kāi)孔要比PCB PAD小4um可以防止錫球之現(xiàn)象;
50. 按照《PCBA檢驗(yàn)規(guī)范》當(dāng)二面角＞90度時(shí)表示錫膏與波焊體無(wú)附著性;
51. IC拆包后濕度顯示卡上濕度在大于30%的情況下表示IC受潮且吸濕;
52. 錫膏成份中錫粉與助焊劑的重量比和體積比正確的是90%:10% ,50%:50%;
53. 早期之表面粘裝技術(shù)源自于20世紀(jì)60年代中期之**及航空電子領(lǐng)域;
54. 目前SMT較為常使用的焊錫膏Sn和Pb的含量各為: 63Sn+37Pb;
55. 常見(jiàn)的帶寬為8mm的紙帶料盤(pán)送料間距為4mm;
56. 在20世紀(jì)70年代早期,業(yè)界中新出現(xiàn)一種SMD, 為“密封式無(wú)腳芯片載體”, 常以HCC簡(jiǎn)代之;
57. 符號(hào)為272之組件的阻值應(yīng)為2.7K歐姆;
58. 100NF組件的容值與0.10uf相同;
59. 63Sn+37Pb之共晶點(diǎn)為183℃;
60. SMT使用量較大的電子零件材質(zhì)是陶瓷;
61. 回焊爐溫度曲線其曲線較高溫度215C比較適宜;
62. 錫爐檢驗(yàn)時(shí)，錫爐的溫度245℃較合適;
63. 鋼板的開(kāi)孔型式方形、三角形、圓形,星形,本磊形;
64. SMT段排阻有無(wú)方向性無(wú);
65. 目前市面上售之錫膏，實(shí)際只有8小時(shí)的粘性時(shí)間;
66. SMT設(shè)備一般使用之額定氣壓為5KG/cm2;
67. SMT零件維修的工具有：烙鐵、熱風(fēng)拔取器、吸錫槍、鑷子;
68. QC分為：IQC、IPQC、.FQC、OQC;
69. 高速貼片機(jī)可貼裝電阻、電容、 IC、晶體管;
70. 靜電的特點(diǎn)：小電流、受濕度影響較大;
71. 正面PTH, 反面SMT過(guò)錫爐時(shí)使用何種焊接方式擾流雙波焊;
72. SMT常見(jiàn)之檢驗(yàn)方法: 目視檢驗(yàn)、X光檢驗(yàn)、機(jī)器視覺(jué)檢驗(yàn)
73. 鉻鐵修理零件熱傳導(dǎo)方式為傳導(dǎo)+對(duì)流;
74. 目前BGA材料其錫球的主要成Sn90 Pb10;
75. 鋼板的制作方法雷射切割、電鑄法、化學(xué)蝕刻;
76. 迥焊爐的溫度按: 利用測(cè)溫器量出適用之溫度;
77. 迥焊爐之SMT半成品于出口時(shí)其焊接狀況是零件固定于PCB上;
78. 現(xiàn)代質(zhì)量管理發(fā)展的歷程TQC-TQA-TQM;
79. ICT測(cè)試是針床測(cè)試;
80. ICT之測(cè)試能測(cè)電子零件采用靜態(tài)測(cè)試;
81. 焊錫特性是融點(diǎn)比其它金屬低、物理性能滿足焊接條件、低溫時(shí)流動(dòng)性比其它金屬好;
82. 迥焊爐零件更換制程條件變更要重新測(cè)量測(cè)度曲線;
83. 西門(mén)子80F/S屬于較電子式控制傳動(dòng);
84. 錫膏測(cè)厚儀是利用Laser光測(cè): 錫膏度、錫膏厚度、錫膏印出之寬度;
85. SMT零件供料方式有振動(dòng)式供料器、盤(pán)狀供料器、卷帶式供料器;
86. SMT設(shè)備運(yùn)用哪些機(jī)構(gòu): 凸輪機(jī)構(gòu)、邊桿機(jī)構(gòu)、螺桿機(jī)構(gòu)、滑動(dòng)機(jī)構(gòu);
87. 目檢段若無(wú)法確認(rèn)則需依照何項(xiàng)作業(yè)BOM、廠商確認(rèn)、樣品板;
88. 若零件包裝方式為12w8P, 則計(jì)數(shù)器Pinth尺寸須調(diào)整每次進(jìn)8mm;
89. 迥焊機(jī)的種類(lèi): 熱風(fēng)式迥焊爐、氮?dú)忮暮笭t、laser迥焊爐、紅外線迥焊爐;
90. SMT零件樣品試作可采用的方法：流線式生產(chǎn)、手印機(jī)器貼裝、手印手貼裝;
91. 常用的MARK形狀有：圓形,“十”字形、正方形,菱形,三角形,萬(wàn)字形;
92. SMT段因Reflow Profile設(shè)置不當(dāng), 可能造成零件微裂的是預(yù)熱區(qū)、冷卻區(qū);
93. SMT段零件兩端受熱不均勻易造成：空焊、偏位、墓碑;
94. 高速機(jī)與泛用機(jī)的Cycle time應(yīng)盡量均衡;
95. 品質(zhì)的真意就是弟 一次就做好;
96. 貼片機(jī)應(yīng)先貼小零件，后貼大零件;
97. BIOS是一種基本輸入輸出系統(tǒng)，全英文為：Base Input/Output System;
98. SMT零件依據(jù)零件腳有無(wú)可分為L(zhǎng)EAD與LEADLESS兩種;
99. 常見(jiàn)的自動(dòng)放置機(jī)有三種基本型態(tài), 接續(xù)式放置型, 連續(xù)式放置型和大量移送式放置機(jī);
100. SMT制程中沒(méi)有LOADER也可以生產(chǎn);
101. SMT流程是送板系統(tǒng)-錫膏印刷機(jī)-高速機(jī)-泛用機(jī)-迥流焊-收板機(jī);
102. 溫濕度敏感零件開(kāi)封時(shí), 濕度卡圓圈內(nèi)顯示顏色為藍(lán)色,零件方可使用;
103. 尺寸規(guī)格20mm不是料帶的寬度;
104. 制程中因印刷不 良造成短路的原因：a. 錫膏金屬含量不夠，造成塌陷b.鋼板開(kāi)孔過(guò)大，造成錫量過(guò)多c.鋼板品質(zhì)不佳，下錫不 良，換激光切割模板d.Stencil背面殘有錫膏，降低刮刀壓力，采用適當(dāng)?shù)腣ACCUM和SOLVENT
105.一般回焊爐Profile各區(qū)的主要工程目的:a.預(yù)熱區(qū)；工程目的：錫膏中容劑揮發(fā)。b.均溫區(qū)；工程目的：助焊劑活化，去除氧化物；蒸發(fā)多余水份。c.回焊區(qū)；工程目的：焊錫熔融。d.冷卻區(qū)；工程目的：合金焊點(diǎn)形成，零件腳與焊盤(pán)接為一體;

106.SMT制程中，錫珠產(chǎn)生的主要原因：PCBPAD設(shè)計(jì)不 良、鋼板開(kāi)孔設(shè)計(jì)不 良、置件深度或置件壓力過(guò)大、Profile曲線上升斜率過(guò)大，錫膏坍塌、錫膏粘度過(guò)低。






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