如何挑選錫膏 (Solder paste selection)

如何選擇錫膏,表面絕緣阻抗(SIR)、電子遷移(Electromigration)、焊錫性、耐坍塌性、銅腐蝕測試、助焊劑殘留測試。

公司為了無滷的政策,要求我要認可(Qualify)幾支新的錫膏(Solder paste),找了一些資料,也問了一些專家,原來錫膏的學問這麼多,原本以為只要單純的把迴焊溫度曲線 (reflow profile)調好,看看焊錫性(Solderability)好不好就可以了,沒想到事情沒這麼簡單。

由於公司用的電子零件越來越小,目前最小用到0402,至於0201還真不敢用,怕用了會在高濕的環境下短路,而且公司產品又要求一定得通過高溫高濕的環測,所以選用的錫膏得特別留意SIR(Surface Insulation resistance, 表面絕緣阻抗)值的表現。

其實錫膏的好壞真的會直接影響到電子產品的焊錫性品質,因為現在幾乎所有的電子零件都是走SMT(Surface Mount Technology)製程,並透過錫膏來連結到電路板(PCB),所以選對一支適合公司產品的錫高非常重要。







要判斷錫膏的好壞除了要看它的焊錫性(Solderability)、耐坍塌性(Slump)之外,下面這些項目是我認為一支好的錫膏所必須具備的特性,而且錫膏廠商也應該提供的這些測試項目,供客戶參考。當然,如果可以選擇一些項目來自己測試,以證明廠商的錫膏真的有如他們所宣稱的那麼好就更好了。


另外,下面這些是我認為在評估一支新錫膏時,自己可以做的項目


還要考慮的測試性的問題

助焊劑殘留太多 良好的助焊劑殘留
flux_residium_bad flux_residium_good

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訪客留言內容(Comments)

想請問一下..在挑選錫膏時是否會考慮到錫的附著力跟強度?..有沒有相關的標準?

唉訝!所以我說錫高的學問真多啊!
我目前也沒有錫膏的附著力及強度的資料耶!

現在end customer都要求cost down..在經過整體性的壓價後發現有些材料的品質上有些爭議了..尤其是現在零件在drop test後掉件的情況變的很常見..不知道這點您是否有遇到??

老米蟲,
我想你可能對 cost down 有所誤會, down的應該是價錢而不是品質,cost down通常是透過設計邊更來把製程變簡單或是原本累贅的地方刪除,或選用更適合的材料以解省成本,但原則上是不可以降低產品的品質。如果因為 cost down 而選用了次等材料或錫膏,那可能會因小失大。要謹慎啊!

狂人大哥,您好:
內文中有提到
Electromigration 電子遷移
【電子遷移】現象為相鄰的兩端存在電位差時,由金屬導電物質(如錫、銀、銅等)以類神經叢方式從電極的一端向另一端生長 (如下圖)。它生長的介質是導體,所以助焊劑如果有輕微的導電能力存在相鄰的兩端時,就容易產生電子遷移現象,尤其是在高溫高濕的時候。

請問電子遷移情況所產生的物質是什麼?
為什麼會產生?是一定會有的現象嗎?

謝謝 !!!

Sunny;
你可以把「電子遷移」想像成慢速度的電鍍,或是水的慢速流動,水會往低處流,所以電子也會由高電位往低電位流動,而流動的快慢就取決於電位差的高低與阻抗,阻抗就有點類似小水壩,水壩越多,就越不容易流動。至於是何種電鍍物,就要看電子遷移兩端的物質而定了,如果兩端都是錫,那就會是錫,如果高電位的一端是金,低電位是錫,我的理解是金會往錫移動,如果有錯誤請更正。

請問一下,目前客戶想在PCB上的Capsense pad使用OSP + Solder paste來取代Immersion gold
一般Capsense pad是電容式Touch pad不上件&需要Solder paste再過完爐後會產生一個具有厚度控制與平整性良好的平面
問題 :
Q1: Solder paste的印刷pattern應如何設計
Q2: 如何做到過爐後有厚度是相當一致的

Alec;
對不起!我沒有做過這種 Capsense pad 的經驗耶!
如果單純要用 OSP + solder paste 來控制 Capacitor 的值,要有心理準備,誤差會很大,因為錫膏的量及厚度不容易控制的非常精準,尤其錫膏有內聚力,通常會形成中間高,四週低的弧度。如果硬要控制的話,建議採用百格方式來印刷錫膏的pattern,會比較平均分散錫膏。

想請教一下板大,比較推薦哪家廠商的錫膏-型號
而一些多密角,跟BGA多的又會選用哪家,謝謝。

Tino;
一般建議還是使用大廠的會比較好,像Alpha、千住…等,小廠的也不是不好,但需要考慮品質的穩定度,還有後面的技術支援。
另外,還要考慮自己公司產品以及產線的特性,很難告訴你那一款錫膏的型號比較好,而且是否需要無滷也需要考慮。
建議你找幾家錫膏的廠商,看看他們的建議為何在作決定囉!最重要的還是要看你自己的需求為何?也可以先試看看。

請問狂大~錫膏在印刷速度、脫模速度、Pitch 這三者之間的關係條件設定有無參考資料可循,或是在IPC有規定

小c,
關於錫膏印刷可以參考這篇文章。 http://www.researchmfg.com/2011/08/solder-paste-printing/
一般來說,大家都是用試誤法來做調整,如果可以找到公式的話,錫膏印刷機的廠商應該會更想知道,因為可以寫在程式內,變成賣點。

請問狂大

電子遷移是所謂的WISKER嗎?

Mid Lin;
Wisker是錫鬚,經由加熱形成。
Electromigration是電子遷移,經由濕氣、溫度與電位差所長出的晶枝。

發生電子遷移現象,剛好也是我們最近遇到的話題,我們在capacitor滴上一滴水珠,兩極通電通過一段時間之後就產生了。

https://www.youtube.com/watch?v=p1NsMBtp7H4

所以在客戶端產品做增濕測試失敗當時,技術工程師傻眼..
(1個月後我們就引進了測contamination 設備 XD)

德莉雅,
不錯的影片分享。
其實0201以下的電容要特別小心,我們最後選擇點膠或是conformal coating來克服這個問題。
另外,錫膏中的助焊劑也是影響的因素,水氣是電子遷移的媒介。

謝謝熊大信息..
以下補充我們廠的經驗:
我們有客戶已經要求,既然無法杜絕電子遷移現象就要把它coating (每單片成本增加約 0.5-1€)
另外某些產品打算替換目前的Alpha改用Senju;降低pads上的錫膏量,
PCB的控制,PCBs assigned for climate-tests
盡量不採用pre-serial suppliers or reworked PCBs

德莉雅;
根據我們自己實驗的結果,Alpha的SIR的確比千住來得差。
個人建議:
1) 敏感線路不要使用0201零件,既使0402都要考慮,最好是0603以上。
2) 無法達到第一點時使用點膠密封會有漏電可能的零件,目的是降低濕氣的影響。
3) 建議管控錫膏,導入的錫膏要做SIR驗證。


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