離心霧化焊錫粉粒徑受哪些參數(shù)影響-深圳福英達(dá)
離心霧化焊錫粉粒徑受哪些參數(shù)影響-深圳福英達(dá)
半導(dǎo)體的封裝工藝如SMT，BGA，固晶等往往會(huì)用到錫膏進(jìn)行焊接作業(yè)。錫膏主體是由焊錫粉和助焊劑構(gòu)成，其中焊粉的占比最高，因此焊錫粉的性能如氧含量和球形度會(huì)對(duì)錫膏可靠性產(chǎn)生巨大影響。市面上焊錫粉制備技術(shù)有超聲霧化和離心霧化，其中離心霧化是本文的話題。離心霧化器的操作參數(shù)包括了轉(zhuǎn)速，熔融金屬進(jìn)料速率、霧化器的形狀和尺寸以及霧化器室中的氧含量等。在離心霧化過程中，熔融金屬撞擊高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤并在離心力的作用下徑向擴(kuò)散。然后，移動(dòng)的熔融金屬在轉(zhuǎn)盤表面形成一層薄膜。理想情況下，熔融金屬薄膜會(huì)在霧化器的邊緣開始崩解并形成小液滴。
離心霧化器一般由澆注盤，霧化裝置，霧化室，氣氛控制裝置組成。Plookphol等人分析了影響SAC305焊錫粉特性的參數(shù)，如進(jìn)料速率，轉(zhuǎn)速、霧化器形狀以及氧含量對(duì)SAC305粉末的中值粒徑和產(chǎn)量的影響。實(shí)驗(yàn)的霧化盤預(yù)熱至180°C后，打開高速電機(jī)，并通過調(diào)整電機(jī)端子上的供電電壓將其調(diào)整至預(yù)定速度。來自澆注盤的熔融合金然后通過噴嘴輸送到旋轉(zhuǎn)的霧化盤上。
圖1. 實(shí)驗(yàn)離心霧化設(shè)備。
離心霧化參數(shù)的影響
轉(zhuǎn)速和進(jìn)料速率
SAC305粉末的粒度隨著轉(zhuǎn)速的增加而趨于更細(xì)。從圖2可以看到，當(dāng)轉(zhuǎn)速到達(dá)25000rpm后，焊錫粉粒徑變化率開始變得很小。進(jìn)料速率不合適會(huì)造成熔融焊料在霧化器上的流動(dòng)不連續(xù)性和過早固化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，SAC305焊錫粉的中值粒徑隨著進(jìn)料速率的增加而增加。在更高的進(jìn)料速率下，熔體膜的厚度會(huì)更厚，因此破碎的顆粒因此更粗糙。此外，更高的進(jìn)料速率會(huì)導(dǎo)致更多的熔體滑動(dòng)，導(dǎo)致熔體膜流動(dòng)速度減慢。
圖2. 轉(zhuǎn)速對(duì)粉末粒徑的影響(50mm平盤式霧化器，進(jìn)料速度32kg/h，熔融焊料溫度318℃)。
圖3. 進(jìn)料速率對(duì)粉末粒徑的影響(50mm平盤式霧化器，轉(zhuǎn)速20000rpm，熔融焊料溫度318℃)。
霧化器形狀和氧含量
霧化器的形狀也會(huì)粒徑有影響。與平盤式霧化相比，杯形霧化器制備的SAC305粉末粒徑會(huì)更小。當(dāng)霧化器的直徑擴(kuò)大時(shí)，焊錫粉的粒徑會(huì)變得更小。具有傾斜邊緣的霧化器將有助于使熔融膜進(jìn)一步擴(kuò)散到圓盤表面上。因此，霧化的液滴將以更高的速度從霧化器中分散開，并能夠在飛行過程中持續(xù)分解。氧氣會(huì)在熔融SAC305液滴的表面引起氧化，這應(yīng)該會(huì)阻止所需的連續(xù)分解成更小的液滴。SAC305粉末的中值尺寸隨著霧化室中氧含量的降低而下降，并且隨著氧含量降低到10vol.%后, 幾乎不影響粉末尺寸。當(dāng)然，為了更好的SAC305狀態(tài)，氧含量應(yīng)該控制在低水平。
圖4. 霧化室氧含量對(duì)粉末粒徑的影響(40mm杯形霧化器，轉(zhuǎn)速30000rpm，進(jìn)料速率32kg/h，熔融焊料溫度318℃)。
福英達(dá)焊錫粉
福英達(dá)有著豐富的焊錫粉制備經(jīng)驗(yàn)積累和焊粉生產(chǎn)線，能夠生產(chǎn)T2-T10的常規(guī)級(jí)和超微級(jí)焊粉材料。福英達(dá)對(duì)業(yè)界現(xiàn)有的的霧化技術(shù)做出了大幅度改進(jìn)，使得自產(chǎn)的焊粉氧含量，球形度，粒徑分布都處于業(yè)界領(lǐng)先水平。歡迎客戶與我們了解焊粉信息和進(jìn)行焊粉采購合作。
參考文獻(xiàn)
Plookphol, T., Wisutmethangoon, S. & Gonsrang, S. Influence of process parameters on SAC305 lead-free solder powder produced by centrifugal atomization. Powder Technology, vol.214.
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