預(yù)成型焊片潤濕性動態(tài)測試方法

1、電子工藝技術(shù)ElectronicsProcessTechnology2011年9月251第32卷第5期預(yù)成型焊片潤濕性動態(tài)測試方法劉嘉1，陳衛(wèi)民2，周龍?jiān)?，安兵1，吳懿平1（1.華中科技大學(xué)武漢光電國家實(shí)驗(yàn)室（籌），湖北武漢430074；2.廣州先藝電子科技有限公司，廣東廣州511400）摘要：預(yù)成型焊片的潤濕性直接關(guān)系到光電子封裝的可靠性。常用的焊料潤濕性評價(jià)方法對于評價(jià)預(yù)成型焊片潤濕性具有很大局限性。提出了一種動態(tài)測試焊料潤濕性的

2、方法，并設(shè)計(jì)了一套測試系統(tǒng)。通過鋪展面積與時(shí)間的關(guān)系曲線得出最大鋪展面積、潤濕時(shí)間、平均潤濕速度和瞬時(shí)潤濕速度等特征參數(shù)，對預(yù)成型焊片的潤濕性進(jìn)行評價(jià)。實(shí)驗(yàn)表明，該潤濕性動態(tài)測試系統(tǒng)能夠方便地獲得鋪展面積與時(shí)間的關(guān)系曲線，從中可得出不同預(yù)成型焊片在特定環(huán)境下潤濕性的變化規(guī)律，也說明了該動態(tài)測試方法的可行性。關(guān)鍵詞：預(yù)成型焊片；潤濕性；動態(tài)測試中圖分類號：TN606文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：10013474（2011）05025105ADy

3、namicTestMethodofSolderPrefmWettabilityLIUJia1CHENWeiming2ZHOULongzao1ANBing1WUYiping1(1.HuazhongUniversityofScienceTechnologyWuhanNationalLabatyfOptoelectronicsWuhan430074China2.GuangzhouXianyiElectronicsTechnologyCo.LT

4、DGuangzhou511400China)Abstract:Thewettabilityofsolderprefmswillhaveadirectrelationshipwiththereliabilityofoptoelectronicpackages.Thecurrentevaluationofthesolderwettabilityhassignificantlimitationtoapplyinthesolderperfms.

5、Putfwardaninnovativedynamicwettingtestmethoddesignatestingsystem.Thespreadingareatimecurvecanbeobtainedbythemethod.Someacteristicparameterssuchasmaximumspreadingareawettingtimeaveragespreadingspeedinstantaneousspreadings

6、peedcanbereachedtoevaluatethewettabilityofsolderprefmsthroughthecurve.Experimentsshowthatthedynamicwettingtestingsystemcaneasilygetthespreadingareawiththetimecurvethevariationofwettabilityofdifferentsolderprefmsinapartic

7、ularenvironmentcanbeknownthefeasibilityofthedynamictestmethodhasalsobeenproved.Keywds:SolderprefmWettabilityDynamictestingDocumentCode:AArticleID:10013474(2011)05025105潤濕性是材料表面與界面的重要指標(biāo)之一，焊料合金的設(shè)計(jì)必須考慮合金與基體的潤濕性、流動性和可焊性，從而保證

8、可靠的焊接性能和產(chǎn)品質(zhì)量。目前對焊料潤濕性常用的檢測方法包括鋪展面積法、展寬法、接觸角法、滴球法、浸漬法和潤濕平衡法[1]。預(yù)成型焊片是當(dāng)前焊料的一種常見使用形式，它具有精確定位定量使用焊料的特點(diǎn)，通常用于對焊料的形狀和質(zhì)量有要求的場合。它一般尺寸小（mm級），質(zhì)量輕（mg級），其潤濕性測試是當(dāng)前的一個(gè)難題。上述幾種焊料潤濕性測試方法對于預(yù)成型焊片具有很大的局限性。主要表現(xiàn)在操作不方便，無法得到較有價(jià)值的評價(jià)參數(shù)，也不能直觀反映焊片熔化

9、時(shí)可能具有的特征變化，可重復(fù)性也比較差[2]。傳統(tǒng)鋪展面積法需要焊料的質(zhì)量為0.5g~1.0g，而且焊料質(zhì)量越大，該方法得出的結(jié)論就越有參考價(jià)值[3]。另外傳統(tǒng)的鋪展面積法獲取的只是最后的鋪展面積，該參數(shù)是一個(gè)靜態(tài)參數(shù)，而預(yù)成型焊片從開始熔化到平衡過程中的細(xì)節(jié)，包括其變化特征、基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號:60876070和60876070）作者簡介：劉嘉（1986），男，碩士，主要從事電子封裝與預(yù)成型焊片的研究工作。?綜述

10、?第32卷第5期2531.2.4瞬時(shí)潤濕速度瞬時(shí)潤濕速度v是S(t)曲線的斜率。瞬時(shí)速度ν可以表示為：v(t)=(1)式中：v為瞬時(shí)潤濕速度；S為鋪展面積；t為時(shí)間。ν的符號可以判斷預(yù)成型焊片的潤濕性，而ν的大小則表示鋪展面積隨時(shí)間變化的快慢。ν0，表明預(yù)成型焊片正常鋪展，面積變大，通常情況下S(t)曲線的導(dǎo)數(shù)都是大于零的；而當(dāng)νt1(180X)(c)t3t2(180X)(d)平衡時(shí)刻(180X)圖5Au80Sn20不同時(shí)刻的輪廓變化從

11、圖中可以看出，Au80Sn20預(yù)成型焊片的鋪展行為有其特殊之處，當(dāng)達(dá)到熔點(diǎn)后，它不是沿著四個(gè)邊長方向鋪展，而是迅速地收縮，然后再慢慢鋪展開來。該現(xiàn)象也只能利用本動態(tài)測試方法才能觀察到。2.2.2發(fā)現(xiàn)焊片表面氧化和基板表面缺陷圖6和7為233℃下在空氣中加熱鍍金Cu基板和Sn63Pb37預(yù)成型焊片所得圖片，圖6不加助焊劑，焊片熔化后色暗無光，還有收縮現(xiàn)象，可知焊片被氧化，潤濕性不良。圖7為加入松香助焊劑后效果，焊片鋪滿整個(gè)基板，潤濕性好。