预成型焊片轧机

锡银铜SAC305焊料轧机

型号：JH-RY-60

名称：扎机

用途：主要适用于预成型焊片的扎制

特点：该机采用耐高温材料做轧辊，辊面经过特殊处理，不易粘辊，便于清理。轧制带材  平整光滑。

适用范围：预成型焊片

适应材料宽度：15 mm ～60 mm

轧制来料厚度：≤0.1mm

轧制厚度：0.02mm

轧制温度：≤200℃

 中国SMT技术已经走过25年，SMT锡焊技术是SMT技术重要组成部分。我有幸从事锡焊技术近四十年，并见证了我国SMT技术发展的辉煌历程湖南预成型焊片设备生产。近年来，我主要致力于SMT无铅锡膏的研制与应用。作为回顾与展望，本文将分两个方面：（一）SMT锡焊技术回顾。（二）SMT无铅锡膏进展

焊料陶瓷辊轧机

型号：JH-RY-60

名称：陶瓷辊扎机

用途：主要适用于预成型焊片的热扎制

特点：该机采用陶瓷材料做轧辊，辊面经过特殊处理，不易粘辊，便于清理。轧制带材平整光滑。

适用范围：预成型焊片

适应材料宽度：15 mm ～60 mm

轧制来料厚度：≤0.1mm

轧制厚度：0.02mm

轧制温度：≤200℃

轧制压力：≤0.5T

1.自动化–料盘包装预成形焊料可以方便利用SMT（表面贴装）贴片设备。可在设备允许的最快速度下贴装。

2.增加焊料–在SMT（表面贴装）应用的某些情况下，仅通过印刷焊膏无法提供足够的焊料用量。与分步模板印刷或滴涂处理不同，与锡膏搭配使用能够提高金属含量，起到加强焊点的作用，减少助焊剂的飞溅以及残留，贴装预成形焊料可以提供且可重复的焊料用量来从而达到更高的加工效率。

焊点的位置和需要的焊锡量，这两点决定了预成型焊片的尺寸和形状。一旦直径、长度、宽度等尺寸定下来，就可以选定厚度，以便得到所需要的焊锡量。一般情况下，对于通孔连接，在计算值的基础上增加10－20％，可以得到良好的焊点。对焊盘和焊盘之间的焊点，比焊盘的面积大约小5％。每个预成型焊片都有一个毛刺尺寸公差。

Sn-Ag-Cu系缺点

（1）熔点比Sn-Pb共晶合金高，这是制约这种无铅焊料推广应用的技术瓶颈； （2）浸润性比Sn-Pb焊料差。对于双面基板的组装，需要采取措施提高通孔的浸润性，如控制波峰焊参数，采用氮气保护性气氛等都相当有效；

（3）熔点高，导致它与现在广泛使用的基板材料不相容，而且返修也不得不采用高温，这将大大增加基板损坏的可能性； （4）慢冷时焊接处容易形成孔洞。

（5）超电势问题。在有电流通过的情况下,不可逆电势与可逆电势差的值(抑或在某一电流密度下,实际发生电解的电极电势与平衡电极电势之间的差值)称为超电势。传统的Sn-Pb焊料中Sn与Pb对H, Cl等元素的超电势(Over-potential)都较高,而Sn-Ag-Cu焊料中Ag, Cu元素对H, Cl等元素的超电势都很低,而超电势的降低易引起集成电路元件的短路等

Sn-9Zn与Cu基板焊接强度为(3.21±0.73)MPa(250e,10 s),而在Sn-Zn合金焊料中添加微量元素,对焊点与基板间的焊接强度有一定的影响。当往Sn-Zn合金中添加Ag时,合金与基板间的焊接强度就会有所增加。Tao -Chih Chang等人

[23]

的研究表明:Sn-9Zn-0.5Ag与Cu基板间的焊接强度为(4.11±0.56)

MPa(250e,10 s),与Sn-9Zn相比,强度增加28 %。这是由于(1)高纯度Ag3Sn的IMC沉淀在连接界面上,改善了焊点与基板间的连接强度;(2)在靠近焊点一侧,Sn -9Zn焊点的IMC为Cu5Zn8,而Sn-9Zn-0.5Ag焊点的IMC为Cu6Sn5,由于Cu6Sn5不会直接与合金发生反应,阻碍Sn的扩散,使得在焊接的过程中避免Sn的损耗; [24] (3)此外,对Cu基板上的Sn基焊点,Cu、Sn间的反应使得焊点中的Sn减少;而高纯度的Ag-Zn化合物分散在焊点中,减少Sn的损耗。

添加微量元素合金化是改善焊料合金综合性能的重要途径之一，添加微量元素从而获得优良的性能的新型合金受到许多研究人员的关注。由于稀土元素具有独特的外层电子结构，能够通过少量的加入而极大优化金属的性能。

稀土元素对无铅焊料熔点的影响

熔点决定了电子器件所需要承受的温度,是衡量焊料钎焊性能好坏的重要参数之一[25]。焊料合金的熔化温度要接近Sn-Pb共晶温度,而且固液共存温度区间要小,凝固时间要短,从而有利于形成良好的焊点,减少缺陷[26]。卢斌等[27]研究了稀土元素对Sn-Ag-Cu合金熔点的影响。添加0.05wt%的稀土元素对焊料合金的熔化温度影响不大,液相线温度基本保持不变,固相线温度大致在210~214e;但稀土元素能在凝固过程中作为非均匀形核质点,缩短了熔化温度范围,减小了形成焊接裂缝的可能性,改善了焊接工艺性。

传统焊料形式有很多种，常见的有焊丝、焊膏以及预成型焊料等。焊丝（包括含助焊剂的焊丝）是手工焊接的主要焊接材料，烙铁头加热焊盘、管脚与焊丝，焊丝熔化后移去烙铁头，冷却后形成的焊点，其形状随焊盘与引线的不同而处于无规则的状态，且焊点的焊料用量也不尽相同。焊膏通常包含有金属焊料颗粒、溶剂、助焊剂以及少许添加剂，通常采用印刷方式将其批量分配至各个焊盘（主要是需要进行电连接的焊盘），将元器件一一对应至相应的焊盘上，通过回流焊的方式就可以实现多点的批量焊接接头，虽然焊点的用量可以严格控制，但这种印刷焊膏的方式很难实现形状复杂（如有回转形状）、焊接面积较大、需要致密、有空腔、无助剂污染的单一焊点的场合

AuSn20的熔点是280°C，推荐的钎焊温度应高于焊料熔点50°C左右，也就330°C。这个温度比较接近于传统电子制造业广泛应用于芯片焊接的高铅焊料温度。而高铅焊料使用工艺非常的成熟，所以AuSn20这个熔点非常的适合作为电子焊接材料。

     AuSn20作为共晶合金，有着细小均匀的晶格、很高的强度的特征。AuSn20的焊接强度为47.5MPa，比SnPb37的焊接接头剪切强度26.7MPa要高出许多。同时AuSn20焊料的高温焊接强度也比较高，因而能够耐受热冲击、热疲劳，能够在高温环境或者温度变化幅度大的环境下使用。

锡锑（Sn95Sb5、Sn90Sb10）预成型焊料的熔化区间较窄（232-250°C），并且与现有焊料兼容性良好、力学性能优良，因此其应用成本明显低于Au-Sn。随着合金中Sb含量的增加，会提高该焊料接头的力学性能；Sn95Sb5(Sn90Sb10)的润湿性能比Sn63Pb37稍差，但Sn-Sb合金是低应力下蠕变抗力好的Sn基合金。

价格：电议银基焊料的焊接温度在700-900℃之间，是一种大量应用在金属、陶瓷、玻璃封装外壳焊接中的一种焊料。

银基焊料系列如下：

1.Ag-Cu系焊料片：Ag78Cu22，Ag80Cu20；

2.Ag-Cu-Pd系焊料片：Ag58Cu32Pd10，Ag68Cu27Pd5

u80Sn20，共晶点温度为280℃。可以制成各种形状尺寸的预成型焊片，以满足各种不同的使用要求。金锡共晶钎料适用于对高温强度和抗热疲劳性能要求较高的应用，同时具有润湿性能好、拉伸强度高、抗腐蚀性能强等优点。Au80Sn20与高铅焊料熔点最相近，在金焊盘、和钯银焊盘上使用该钎料时还可避免吃金问题和焊盘脱落现象。该焊料与低熔点的无铅共晶焊料相比，具有更高的稳定性和可靠性。

Au80Sn20共晶钎料在封装焊接中无需助焊剂，避免了因使用助焊剂对半导体芯片形成的污染和腐蚀。主要用于光电子封装、高可靠性（如InP激光二极管）、大功率电子器件电路气密封装和芯片封装等。

金锗合金作为一种金基共晶焊料，熔点为361℃。金锗共晶钎料具有低蒸汽压、低接触电阻、与衬底粘附性好、高导电性和导热性等优点，被认为是一种比较理想的溅射、蒸发源，广泛应用在GaAs MESFET（GaAs金属半导体肖特基结场效应晶体管）中，与Au、Ni等金属组成不同的M/S系统用于形成欧姆接触。  

金锗合金还金锗合金作为一种共晶焊料，在芯片焊接、封装领域也得到应用，广泛的用作晶体管、集成电路等元件的低熔点焊料。