BGA錫膏焊點高度對固液擴散的影響-深圳福英達
BGA錫膏焊點高度對固液擴散的影響-深圳福英達
在SMT和BGA作業中大多數情況都要用到錫膏作為連接芯片和基板。再完成回流焊接后，錫膏會固化成為堅固的導電性優秀的焊點。焊點的性質決定了焊接強度等性能是否能夠滿足需求。固液界面擴散是在回流時發生的一種機制。銅焊盤原子會溶解進入焊料中并形成特定金屬間化合物(IMC)。焊點界面IMC的演變在老化過程中具有幾何尺寸效應。界面擴散的尺寸效應主要集中在焊點體積和焊盤金屬化層厚度對界面擴散的影響。為了深入了解焊點高度對固液擴散的影響。Li等人測試了不同高度的SAC305焊點與對固液界面擴散的影響。
圖1. 用于測試的焊點。H300: 高度300μm；H420: 高度420μm；H520: 高度520μm
實驗結果
在230℃下老化0.5小時后，H300，H400和H520焊點的IMC厚度分別為6.419μm，7.358μm和8.294μm，對應的銅焊盤消耗量分別為3.691μm，4.069μm和4.553μm。可以看到焊點高度越高，IMC厚度越大，銅原子消耗越多。
在張力作用下原子擴散的速度會更快。由于H300在回流時處于受壓狀態，而H400和H520受到張力作用，且焊點高度越高則張力作用越明顯。 因此H520焊點中Cu原子從焊盤擴散到焊料的速度最快，界面IMC厚度最大。
圖2. 不同高度焊點的IMC厚度。
在230℃熱老化0.5h時，Cu6Sn5仍保持為固態（Cu6Sn5的熔點為415℃）。 因此，Cu 和 Sn 原子將在較高的焊點的 IMC 層上經歷更長距離的固體擴散。 由于擴散距離變長，經過相同的擴散時間后，在高度更高的SAC305焊點中完成擴散的 Cu 和 Sn 原子更少。此外，由于焊點高度增加而導致焊料的Cu原子更多，使得高焊點的焊盤與焊料之間的濃度梯度較小，原子擴散驅動力降低。因此界面IMC層生長速率和Cu焊盤消耗速率隨著焊點高度的增加而降低。
深圳市福英達有這豐富的錫膏焊料生產經驗，能為客戶提供合適熔點和性能的超微錫膏產品。福英達可以隨時為客戶解決有關焊料的疑難點。歡迎與我們聯系。
參考文獻
Li, X.M., Wang, L.P., Li, X.W., Li, C., Sun, F.L., Meng, L., Zhu, L. & Li, M. (2022). The effects of solder joint height on the solid–liquid interface diffusion in micro solder joints. Materials Letters. vol. 316.
返回列表
