|
|
 |
低溫錫膏製作HotBar焊接的可行性評估
之前工作熊有向大家請益過公司最近有個關於HotBar的特殊需求，這個問題一直困擾著工作熊，就是RD要求使用一條三層線路的FPC來製作HotBar焊接，而且FPC只能單面有焊墊(pad)，也就是熱壓頭的熱量可能無法直接接觸到FPC及PCB的焊墊來有效導熱並融化銲錫，熱壓頭的熱量必須透過三層的FPC才能導熱到焊錫面。
其實這樣的HotBar製程也不是不能作，最主要擔心的是熱量太高或加熱太久總累積熱能太高可能燒焦FPC，以致造成後續的品質信賴度問題。
左思右想後，除了使用HotBar機台用傳統的方法來完成這道製程外，我們想出了兩個辦法來達到這樣的要求：
-
使用低溫錫膏，並用HotBar機台來完成FPC焊接。
缺點是一般低溫錫膏的焊錫可靠度會比較差，而且容易脆裂，無法承受太大的拉扯力道。所以這個製程不建議將低溫錫膏印刷在PCB板端，如果PCB上只有HotBar及其他小電阻小電容，則可以考慮直接印刷低溫錫膏，否則建議將低溫錫膏印刷在FPC後過回焊爐，再拿去做 HotBar製程。 -
將FPC直接打SMT過爐焊接。
缺點是FPC可能需要手擺件，而且需要製作過爐治具來固定並壓住FPC。沒有實際做過這樣的製程，但應該是可行的，因為有看過別人的產品有這樣的製程。
另外，有人提議是否可以使用ACF來取代HotBar製程？其實ACF大多使用在COG製程，就算現在大部分LCM的FPC都是使用ACF來做為導電及黏合的媒介，但因為ACF的Bonding force實在太小了，在10mmx3mm的ACF面積下，X-direction的抗剝離力約在500克左右，Y-direction的抗剝離力約在200g左右，隨便拉就可以拉起來，所以大都需要額外添加防護材料來增強其抗剝離力，目前比較常看到的是使用矽膠(silicone)覆蓋於COG與FPC上。
而且ACF還有兩個致命傷，第一是其信賴度不佳，經過長時間的使用之後，尤其在高溫高濕環境下容易出現剝離的缺點，尤其如果是需要受力的物件更不建議；其次是ACF原材的儲存環境很重要，在高溫高濕環境下容易質變，造成bonding品質不良。ACF材料要新鮮越好，庫存品如何有效保存很重要。
低溫錫膏
為了這個目的，這次我們選用了 Indium 5.7LT 的58Bi/42Sn(鉍錫)低溫錫膏，其融點只有138°C，峰值建議為175°C。完成HotBar熱壓後，測試其HotBar的剝離拉力為1.5Kgf，比工作熊預期的要低一些；另外，我們也試推同樣使用了低溫錫膏的LED零件，其推力為4.0Kgf。
基本上這樣的結果還算勉強可以接受，如果沒有找到更好的製程，就會先選用低溫錫膏這個製程條件了。
(我們也有使用SAC305的錫膏嘗試過，拉力結果非常好，可以到達4.5Kgf左右，但是FPC軟板則會出現燒焦痕跡。)
▼低溫錫膏HotBar拉力測試。 
▼低溫錫膏HoBar拉力測試後PCB端的結果。 
▼低溫錫膏HoBar拉力測試後FPC端的結果。 
這裡是Indium 5.7LT 的58Bi/42Sn(鉍錫)低溫錫膏的特性表。 
延伸閱讀：
HotBar FPCB軟板設計注意事項—PTHs
焊接採用無鉛低溫錫膏SnBi, SnBiAg的目的？
HotBar(熱壓熔錫焊接)介紹─HotBar原理及製程控制
初探HSC(HeatSeal Connector)與ACF(Anisotropic Conductive Film)製程
|
|
訪客留言內容（Comments）
謝謝版大做球給我，不是我只是個剛入行的新業務，只能用我有限的知識分享，
簡單來說，就是添加Ag後，IMC介金屬層的變化所造成的影響。
由於錫鉍間，鉍與錫間相容狀況不佳，會獨留較多的鉍，而其金屬特性較為硬脆，所以容易斷裂。
添加銀之後，其多了一層IMC界金屬層，在結構上較穩定，所以在機械性上有顯著的改善。
在貴站獲益良多，針對這篇關於ACF的內容做一些小小的澄清與貢獻。1.ACF在FOB(Film on Board)的拉力目前可以做到10N/cm以上(ACF廠商規格約為6N/cm，業界常規約7N/cm)。2.使用Silicone或Tuffy去覆蓋COG或FOB，主要是防濕及絕緣，誠如熊大說的，ACF怕濕氣，所以會加這道工序，但也有同業不塗的，例如韓系某家。
若以信賴性測試來說，可以撐過85度C/85%RH/500小時，或者60度C/90%RH/1000小時，車規機種的面板信賴性測試條件相較一般NB、手機用的面板嚴苛許多，雖然這是多方材料搭配下的結果，但足證目前的ACF製程已發展成熟，比錫鉛製程產品不足，大概就抗拉力、抗撕力及電性。
上面提到的Ag对焊点强度的增强机理，其实有点问题。
Ag不会参与到IMC的形成，主要还是存在于焊点主体部分，对焊球/焊点进行加强。
比较主流的解释，是焊点中的Ag3Sn会起到增强作用。但本身Ag的化合物也偏脆性的，所以Ag含量也不宜过高。
訪客留言注意事項：
1.首次留言須通過審核後內容才會出現在版面上，請不要重覆留言。
2.留言時請在相關主題文章下留言，與主題不相關的留言將會被視為垃圾留言，請善加利用【搜尋框】尋找相關文章，找不到主題時請在「水平選單」的「留言板」留言。
3. 留言前請先用【搜尋框】尋找相關文章，自己做一點功課後再留言。沒有前因後果的內容，工作熊不一定會瞭解你在說什麼，就更無法回答你的問題。
4. 工作熊並非某一方面的專家，所以回答的內容或許會有不正確的地方，服用前還請三思。如果您想詢問關於電路板方面的工程問題，請前先參考這篇文章【詢問工程問題，請提供足夠的資訊以利有效回答】 把自己的問題想清楚了再來詢問，並且請提供足夠的資訊，這樣才能有效回答問題。
5. 工作熊每則留言都會看，但不會每則留言都回答，尤其是只有問候之類的內容。
6. 留言詢問時請注意您的態度，工作熊不是你的「細漢」，更沒有拿你的薪水，所以不接受吆喝工作熊的態度來回答你的問題。
7. 原則上工作熊不接受私下電子郵件、電話、私訊、微信或任何即時通聯絡。
8. 自2021年7月起Google將停止最新文章電子郵件通知，如果你想隨時接收部落格的最新文章可以參考這裡。
Dear 版大：
我想問一下，既然58Bi/42Sn在使用上，剝離拉力的效果不好，為何不考慮試看看錫铋銀的產品，57Bi/42Sn/1Ag。因為兩者溫差只有3度，但是多1%的銀，在焊接的強度上會增加許多。麻煩版大給予指導。