零件掉落與端點使用銀鍍層的關係?

公司最近在做一個產品的滾動(Tumble Test)信賴度測試時發現電源電感器(Power Inductors)有掉落的問題,分析之後發現這顆inductor的焊接端點(termination)採用了銀鍍層,實際上是【銀-鈀-鉑-玻璃料(silver-palladium-platinum-glass frit)】的混合鍍層,但以【銀(Ag)】為主;因為我們的錫膏用的是SAC305,以【錫(Sn)】為主,所以經過迴流焊(Reflow)後發現零件上的銀鍍層溶解到了錫膏之中,以致造成零件焊接強度不足,最後造成掉落的問題。電源供應器掉落後的狀況。

公司最近在做一個產品的滾筒(Tumble Test)信賴度測試時,發現電源電感器(Power Inductors)有掉落的問題,分析之後發現這顆inductor的焊接端點(termination)採用了鍍層,實際上是【銀-鈀-鉑-玻璃料(silver-palladium-platinum-glass frit)】的混合鍍層,但以【銀(Ag)】為主;因為我們的錫膏用的是SAC305,以【錫(Sn)】為主,所以經過迴流焊(Reflow)後發現零件上的銀鍍層溶解到了錫膏之中,以致造成零件焊接強度不足,最後造成掉落的問題。







我們把這兩種不同鍍層的電源電感器分別打上同樣的電路板,然後拿去作單體的推力(Push Force)測試,結果顯示【銀(Ag)Base】的鍍層推力比【錫(Sn)Base】的鍍層推力足足少了4.5Kgf。

查詢之後,發現這家廠商的電源電感器總共有三種端點焊接的表面處理鍍層,一種是有鉛的不列入考慮,其他兩種無鉛鍍層分別為出問題的【銀-鈀-鉑-玻璃料(silver-palladium-platinum-glass frit)】的混合鍍層,與【錫-銀-銅(tin-silver-copper)(95.5/4/0.5)】鍍層。

我們把這兩種不同鍍層的電源電感器分別打上同樣的電路板,然後拿去作單體的推力(Push Force)測試,結果顯示【銀(Ag)Base】的鍍層推力比【錫(Sn)Base】的鍍層推力足足少了4.5Kgf。

就理論上來說,銀(Ag)在SAC的錫膏中屬於極少數,所以零件端點上如果鍍銀的話,銀就容易被溶解在錫膏之中,也就是被稀釋掉;如果零件的端點改成鍍錫的話,因為SAC的錫含量本來就很高,也就不太會再去搶零件端點上的錫鍍層了,也就可以形成比較好的焊接強度

下面是零件使用銀與錫鍍層的推力實驗結果。

  個別推力(Kgf) 平均推力(Kgf)
銀(Ag)Base的推力 5.66, 8.2, 6.36, 6.57, 8.57, 6.59 6.3
錫(Sn)Base的推力 10.57, 10.80, 11.04, 10.71, 10.94, 10.74 10.8

這個銀鍍層溶解於SAC焊料的問題,一般只會出現在端點面是非金屬的情況,因為一般使用蒸鍍或濺鍍方式將鍍於非金屬表面,當焊點上面的銀被錫膏吃掉後就會露出非金屬表面,隨著非金屬表面露出越多,焊接的強度就會變得越弱。如果是金屬端點(通常是「銅」)則比較不會有這個問題,因為銅會跟銀生成優良Cu5Sn6的IMC,焊接強度沒有問題。

維基對蒸鍍的解釋:http://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%92%B8%E9%8D%8D

▼下圖是使用錫(Sn)鍍層的電源電感器(Power Inductors),經過推力測試後,其焊點還保留在零件的端點上,所以推力比較
使用錫(Sn)鍍層的電源電感器(Power Inductors),經過推力測試後,其焊點還保留在零件的端點上,所以推力比較高。 使用錫(Sn)鍍層的電源電感器(Power Inductors),經過推力測試後,其焊點還保留在零件的端點上,所以推力比較高。

▼下圖是使用銀(Ag)鍍層的電源電感器(Power Inductors),經過推力測試後,零件端點上已經看不到任何鍍層的痕跡了,所以其耐推力就比較
使用銀(Ag)鍍層的電源電感器(Power Inductors),經過推力測試後,零件端點上已經看不到任何鍍層的痕跡了,所以其耐推力就比較小。 使用銀(Ag)鍍層的電源電感器(Power Inductors),經過推力測試後,零件端點上已經看不到任何鍍層的痕跡了,所以其耐推力就比較小。


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訪客留言內容(Comments)

以前在有鉛時代就有錫膏是有加銀(Ag) 就是防止銀鍍層溶解於SAC焊料的問題

熊大:
請問依此零件使用錫(Sn)Base】的鍍層推力
正常規格值範圍是多少?

Eric36

Eric; 這個應該沒有絕對值,因為不同的零件會有不同的推力承受能力,不同的推法也會得到不同的推力,水平方向的不同也會得到不同的推力,一般都是用比較值,或是根據自己公司layout的經驗來訂標準。

HQA都沒有拿到這樣的 report…..

熊大你好,

脫落事情最後如何解決?

我司最近進行滾筒測試也發生電源電感脫落,
電感電極組成是銀/鎳/錫,
電感供方已增加鎳層厚度及電極寬度,
水平推力出來有增加,但滾筒測試後仍然有脫落發生。

謝謝 Stanley

Stanley,
就換個鍍層的材料就解決了,一般廠商除了濺鍍銀之外,還會有其他的鍍層。


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