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作者:刘哲,付红志

出版社:电子工业出版社

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现代电子装联工艺学

现代电子装联工艺学试读:

前言

随着电子产品向多功能、微型化、高密度、环保方向发展,电子装联变得越来越重要,如何将现代电子产品可靠、高效、低廉、定制化地完成组装,已经成为现代电子装联的新课题。

现代电子装联是随着封装、印制电路板、组装材料和组装技术共同发展起来的,在这一过程中,我们面临的高密度组装及其可靠性问题必须得到重视,而且基于生产过程的工艺管理为电子装联成功与否提供了保障。

正是基于以上考量,我们根据现代电子装联在新形势下的要求,提出编制针对专业技术人员的系列教材,以满足现代电子装联的各项要求。

本书从工艺的角度出发,系统讲解了涉及器件封装、印制电路板和装联辅料的相关知识,提出了满足现代电子装联的工艺要求,进而讲解了现代电子装联的主流工艺,包括软钎焊、压接、电子胶接、螺装、分板等工艺技术,并在此基础上讲述了现代电子装联的失效分析和可靠性知识,最后站在工艺管理的角度,讲解了在电子装联过程中需要关注的重点。

全书共11章,第1章绪论,第2章现代电子装联器件封装,第3章印制电路板,第4章电子装联用辅料,第5章软钎焊接工艺技术,第6章压接工艺技术,第7章电子胶接工艺技术,第8章螺装工艺技术,第9章分板工艺技术,第10章现代电子装联失效分析及其可靠性,第11章电子装联工艺管理。

本书第1、2、3、5、6、7、8、9章由刘哲编写,第4、10、11章由付红志编写。

本书在编写过程中得到了中兴通讯股份有限公司董事长侯为贵的大力支持、关心和鼓励,并在百忙之中为本系列丛书作序。同时该公司执行副总裁邱未召和高级顾问马庆魁也亲自为本书的按时出版提供了指导与保障。

作为前辈和老师,八十岁高龄的樊融融研究员亲自审核了全书,并为本书提出了很多宝贵的指导、意见和建议。

在本书编写过程中,还得到制造工程研究院刘剑锋院长、工艺研究部石一和张加民部长、制造中心董海主任和丁国兴副主任、工艺部汪芸部长的关心和支持,在此向以上领导及同仁一并表示感谢!

作者在完成本书的过程中得了制造工程研究院和制造中心贾忠中、邱华盛、王玉、黄祥彬、孙磊、史建卫、周强、陈达、张广威、王炳林、张作华、杨冀丰、王世堉、梁剑等同事的协助,在此表示由衷的感谢。

本书编写中参考了一些专业书籍和网络上的相关资料,在此对相关作者表示衷心感谢!编著者2015年12月于中兴通讯股份有限公司第1章绪论

本章要点

工艺概述

电子装联工艺技术的发展

电子装联工艺学1.1 工艺概述1.1.1 什么是工艺

工艺是生产者利用生产设备和生产工具对各种原材料、半成品进行加工或处理,使之最后成为符合技术要求的产品的艺术(程序、方法、技术),它是人类在生产劳动中不断积累起来的并经过总结的操作经验和技术能力。工艺直接体现在以下两个方面:(1)方法——主要是产品加工所涉及的技术,这可以从其英文“Technology”表现出来。(2)过程——产品加工是按照工艺要求顺序进行的,英文用“Process”表示。

由此可见,只要有生产制造,就存在工艺。1.1.2 如何理解工艺

工艺起源于人们的操作经验和手工技能,最初的工艺来自于人们的手工操作技能,这些技能的升华,使得大量生产成为可能;因此,工艺工作的出发点就是为了提高劳动效率,生产优良产品以及增加生产利润。

工艺的研究内容包括材料、装备、方法、人力和管理等部分。(1)材料:主要指加工对象的原材料和作为加工技术实现中所必需的工艺材料(如PCBA焊接焊料、助焊剂等)两个方面,它是整个工艺乃至整个工业的源头,即“制作材料者制作技术”。把特定的材料加工成最终产品必然涉及对其加工特性(工艺性)、加工方法等问题的研究。(2)装备:主要包括产品生产加工所用到的机器设备、工装模具、仪器仪表等,是工艺得以实现的硬件基础。(3)方法:工艺的软件基础,是工艺的核心和灵魂,通常以概念、原理、思想、技术要求、单点或通用或专用技术等形式存在并对材料的利用和加工、装备的操作与控制、设计要求或指南,是利用设备硬件将材料有机结合并顺利组织生产实施的纽带。

上述三个部分构成了工艺的主要组成部分,无论是对其深入研究还是对现有技术的有效应用,工艺在各行各业都发挥着重要作用。因此,工艺包含了“硬件”和“软件”两个部分,是“硬件”和“软件”的有机结合。1.1.3 什么是电子装联工艺

电子装联包括“装”和“联”两个基本功能。“装”表示安装,主要包括电器元器件的安装(如THT插装、SMT贴装等)以及结构零部件的安装(如螺装、铆接和胶接等);“联”表示互连,是把电器元器件连成电流通路的过程。完成该过程的工艺手段主要有焊接、压接、导电胶接等,主要特点是形成的结合点大多具有电流导通的功能。

在电子装备中,电子装联工艺指的是“在电、磁、光、静电、温度等效应和环境介质中任何两点(或多点)之间的电气连通技术,即由电子、光电子器件、基板、导线、连接器等零部件,在电磁介质环境中经布局布线联合制成承制所设定的电气模型的工程实体的制造技术”。

由此可见,在现代电子产品的设计、开发、生产中,电子装联工艺的作用发生了根本性的变化,它是总体方案设计人员、企业的决策者实现产品功能指标的前提和依赖。电子装联工艺可靠性已成为电子设备可靠性的主要关注点之一,电子装联工艺是现代电子设备设计和制造的基础技术。

现代电子装联工艺服务于整机,服务于生产,为电子装备的小型化、轻量化、多功能化及高可靠性以及批量生产提供了可靠的技术保障。现代电子装联工艺是一项系统工程,它涉及产品从设计、研制到生产的各个环节。电路设计与电子装联工艺是一种互为依存的关系:先进电子装联工艺为电路设计提供可靠的技术保障,同时先进电子装联工艺又要求电路设计更先进、更规范化、更标准化、更具有生产工艺性。没有先进电子装联工艺作为可靠的技术保障,电路设计不管多么先进也无法实现其战术技术指标。同样,没有先进的、规范化、标准化、具有生产性、工艺性的电路设计,先进电子装联工艺就失去了发挥其作用的平台。

此外,每一项工艺的实施都需要具备一定素质和技能的人才和严谨的管理环境,才能够顺利进行。人才培养和管理制度建设也成为工艺工作的重要内容,是发挥工艺作用的前提和保障。

正是由于工艺的基础作用以及它所涉及的众多科学领域,因此,以加工制造工艺为研究对象的各种工艺学(如电机工艺学、半导体工艺学等)也就应运而生,形成了一个专门的学科领域。1.2 电子装联工艺技术的发展1.2.1 发展历程

20世纪40年代,伴随着晶体管的诞生、高分子聚合物的出现以及印制电路板的研制成功,以无线电产品为代表的电子产品开始问世,同时伴随着产品实现的工艺技术便应运而生。在电子管时代,人们仅仅用手工焊接的方式完成晶体管收音机的生产。20世纪50年代,随着英国人推出第一台波峰焊焊接设备,电子产品大规模自动化焊接得到了推动。

20世纪60年代为实现电子表和军用通信产品的微型化,开始出现无引脚电子元器件,表面贴装技术(Surface Mount Technology,SMT)的雏形开始显现。20世纪70年代,日本为发展消费类电子产品,开发了SMT专用焊膏,同时贴片机、再流焊炉、印刷机和各种片式器件先后推出,极大地促进了SMT的发展。20世纪80年代,SMT日趋成熟,表面贴装元器件性能和价格大幅下降,SMT技术逐渐走向成熟。20世纪90年代,SMT更是发生了惊人变化,片式器件越来越小,IC封装进一步高度集成,几乎所有电子产品开始采用表面贴装技术来实现装联。

进入21世纪以来,随着器件的进一步小型化和多功能化,SMT技术走向全面成熟阶段,人们对手机、智能终端为代表的产品的需求成为新一轮驱动力。为支撑这些需求,COB(板载芯片)、MCM(多芯片模块)、WSL(晶圆级封装)、3D组装、TSV(硅通孔技术)、SIP(系统级封装)等新技术被不断开发出来并走向成熟,使得微组装技术得到了蓬勃的发展。

电子设备中的装联工艺,过去一般统称电装和电子装联,多指在电的效应和环境介质中点与点之间的连接关系;近几年业内甚至有一种倾向,把含义十分广泛,内容十分丰富的电子装联技术狭隘地概括在板级电路的“SMT”内。

谈到电子装联工艺,人们往往只注意电子装备的基本部件——印制电路板组装件的可制造性设计,这是可以理解的;因为毕竟在印制电路板组装件中包含了很多丰富的内容。目前,THT、SMT 是其中主要研究、设计内容。但从事工程任务的电路设计师和电装工艺师们都十分清楚,电子装联技术,绝不单纯地局限于印制电路板组装件,它包含了更多的内涵。从某种程度上讲,常规印制电路板组装件(即板级电路的THT、SMT)相对而言还比较好办,因为这类板级电路的可制造性设计还有相对先进的装联设备和设计软件作为技术支撑;但对于作为构成电路设计重要组成部分的整机/单元模块,高、低频传输线,高频、超高频、微波电路印制电路板组装件,板级电路、整机/单元模块的EMC,板级电路模块及整机/单元模块的MPT设计,无论是国内或国外都是有待进一步解决。

由此可见,电子装联工艺是伴随着电子产品的发展而不断进步的,电子产品的小型化、多功能、高度集成等要求促进了电子装联工艺的不断进步,成为其名副其实的推动力。

同时,支撑电子装联工艺的其他技术也在不断出现,压接技术(Press Fit)、压焊技术、激光焊接技术、气相焊接技术、选择性焊接技术等新的装联工艺的出现,不同程度地满足了电子产品装联的需要,丰富了电子装联工艺的内涵。1.2.2 国内外发展状况

1.国外发展状况

从国外的情况来看,随着电子装备向集成化、系统化、轻小型化、高可靠方面的进一步发展,对现代电子装联工艺提出了新的要求,导致技术难度进一步增加。

美国从战略发展的角度考虑,大力发展电子装联工艺。例如,在休斯公司成立了电子装联工艺科研开发和生产制造的专门机构,快速形成低成本制造的工程化能力,极大地促进了该项技术的发展。推动了多芯片组装和立体组装技术的研发和应用,美国新一代战斗机F-22的研制过程中,大量采用立体组装技术,使战斗机的通信导航敌我识别系统(CNI)分散的设备集成在3个设备中,实现了综合化的ICNIA技术。

英国考林斯公司在20世纪90年代中期研制的航空电台中也采用了立体组装技术。2000年马可尼公司在航天电子研究中采用了三维互联结构。

欧洲以瑞典的生产技术研究所和德国的IZM研究所为中心,联合法国的国家级 Letea研究所、挪威的国家级研究所以及一些大学积极研究电路组装技术。

日本在电子信息技术产业协会(JEITA)的组织下,制订和规划电子装联工艺的发展并提出预测目标,其中日本超尖端电子技术开发中心(ASET)和安装工学研究所(IMSI)承担了重要的技术开发工作。日本的一些公司也在军方支持下建立了专业工程研究中心,针对日本的国防装备特点及预测目标进行电子装联工艺研究。

普遍预测21世纪的前十年将迎来电子装联的 3D 叠层立体组装时代,其代表性的产品将是系统级封装(System In a Package,SIP)。与第一代封装相比,封装效率提高60%~80%,体积减小至1/1000,性能提高10倍,成本降低90%,可靠性增加10倍。

与此同时,国外电子装联的相关技术也获得了迅速的发展。

20世纪80年代以来电子信息设备向着高性能、高度集成和高可靠性方向发展,使得21世纪的表面组装技术向纵深发展;其中最引人注目的有:

1)无源元器件的小型微型化和无源封装

20世纪90年代末出现的0201片式元器件,其尺寸仅为0402的1/3。无源元器件小型微型化的同时,其使用量迅速增加,导致片式元器件在PCB组件上的贴装成了组装工艺的“瓶颈”,解决该问题的有效方法是实现无源片式元器件的集成无源封装。

2)有源器件的大型化和多端子化

21世纪初期,BGA、CSP 和晶片式封装将继续扩大使用,其中产量最大的是 PBGA,其端子数已达 1848个;多芯片组件将进入应用;芯片级3D组装、系统级芯片(SOC)和MCM的系统级封装(MCM/SIP)也将蓬勃发展。

无源元器件的小型微型化和无源封装,有源器件的大型化和多端子化及芯片级3D组装、系统级芯片(SOC)和MCM的系统级封装(MCM/SIP)的蓬勃发展使得第三代表面组装工艺技术向着高密度、高精细和高可靠性和多样化方向发展。

以BGA/CSP器件为代表的第二代SMT将在21世纪前十年的板级电路组装中占据支配地位,以倒装片的应用为主的第三代SMT将逐渐完善和推广应用。

在板级电路的设计和组装方面,国内外正在研究开发基于 Web 的板级电路CAD/CAPP/CAM/CAT设计、制造、测试一体化技术。美国Tecnomatic Unicam公司已经开发出应用于板级电路的设计、组装、组装测试、质量监控、物料追踪管理及虚拟工厂等贯穿整个生产流程的eMPower模块集成应用软件;在板级电路二维设计和组装方面以色列VALOR公司DFM软件是一个包括CAD设计(DFM)、电路板检查和工程制造(CAM)、装配检查和新产品导入(NPI)的软件系统;从而实现了基于Web的板级电路CAD/CAPP/CAM/CAT一体化技术。

2.国内发展现状

现在我们再介绍一下国内电子制造业电子装联的发展现状。

1)器件级电子装联工艺

目前国内器件级电子装联工艺十分落后,SMD元器件生产尚只能达0402(1.0mm×0.5mm)生产水平,BGA、CSP、Flip-chip、LGA等新型器件的生产能力尚未形成,研制能力也很弱,相关研究工作尚刚刚起步;高密度封装技术、多芯片组件(MCM)、无源集成技术及SIP封装技术在国内基本上还属于空白状态;由此,工业和信息化部已把元器件和集成电路作为“十一五”重点攻关的内容。

2)板级电路模块电子装联工艺

板级电路模块电子装联的表面组装技术在20世纪90年代有了瞩目的进展,但总体上相当于美日等发达工业国家20世纪80年代中期水平;近年来我国板级电路电子装联的表面组装技术水平的发展初步奠定电子装备轻小型、高可靠、低能耗、高技术化的基础。但与发达工业国家相比,国内电子装联工艺总体水平尚较落后,总体水平落后发达国家15~20年。

基于SMT的板级电路模块电子装联工艺组装的电子产品的工作频率比较低、功能单一;在电子装备中的应用率估计不足30%;PCB电-62路模块SMT组装不良率普遍高于100×10,尚未见有高于30点/cm的高密度组装应用于产品;电子装备上的SMT高密度组装技术上的研究有所突破,但其应用仍需进一步研究高密度互连的可靠性,以及在产品中全面应用的可行性。(1)微波/毫米波电路的高密度组装技术和系统级组装技术尚在研究开发阶段;多芯片系统组装技术和以板级为基础的立体组装技术研究尚处于预研阶段,还没有应用实例报道;互连焊点可靠性等方面的研究工作,虽有不少单位已在进行,但尚未进入实用阶段,工程化程度较低。(2)基于MPT的微组装技术——板级电路模块电子装联工艺的研究还处于零的状态。

另外,整机/系统级电子装联工艺研究方面,机电耦合电子装联工艺、整机级3D组装技术、整机级3D布线技术研究基本处于零的状态。1.3 电子装联工艺学1.3.1 什么是电子装联工艺学

就电子整机产品的生产过程而言,主要涉及两个方面:一方面是指制造工艺的技术手段和操作技能,另一方面是指产品在生产过程中的工艺方法和质量控制。我们可以把这两方面分别看作是“硬件”和“软件”。研究电子整机产品的制造过程,材料、设备、方法、操作者这几个要素是电子工艺技术的基本重点,通常用“4M+M”来简化电子产品制造过程的基本要素。

电子装联工艺是指按照预定的电路设计功能,通过一定的技术手段将电子元器件、印制电路板、结构零部件等组合成具有独立的电路功能和可靠的电路通路的产品的工艺过程。而研究这一工艺过程的学科称之为电子装联工艺学。它是一门综合性专业学科,其研究对象包含了材料、装备、方法、人力、管理和环境等方方面面,其主要任务是围绕着产品设计的实现,把设计产品上的材料(PCB、元器件等)通过装联过程,达到某种功能要求的电子产品。所以,电子装联工艺学需要研究并根据装联对象的工艺特性和工艺要求来设计与组织生产。

现代电子装联工艺学是在现代工业生产条件下,将元器件、线缆、结构件、机加件等组件组装成电子产品(或组件)的工艺方法和工艺过程。1.3.2 现代电子装联工艺学特点

作为与生产实际密切相关的技术学科,电子工艺学有着自己明显的特点,归纳起来主要有以下几点。

1.涉及众多科学技术领域

电子工艺学与众多的科学技术领域相关联,其中最主要的有应用物理学、化学工程技术、光刻工艺学、电气电子工程学、机械工程学、金属学、焊接学、工程热力学、材料科学、微电子学、计算机科学、工业设计学、人机工程学等。除此之外,还涉及数理统计学、运筹学、系统工程学、会计学等与企业管理有关的众多学科。这是一门综合性很强的技术学科。

电子工艺学的技术信息分散在广阔的领域中,与其他学科的知识相互交叉、相辅相成,成为技术关键(Know How)密集的学科。

2.涉及范围广、发展迅速

电子工艺技术虽然在生产实践中一直被广泛应用,但作为一门学科而被系统研究的时间却不长。系统论述电子工艺的书刊资料不多,直到20世纪70年代以后,第一本系统论述电子工艺技术的书籍才面世,20世纪80年代初在高等学校中才开设相关课程。

随着电子科学技术的飞速发展,对电子工艺学业提出了越来越高的要求,人们在实践中不断探索新的工艺方法,寻找新的工艺材料,使电子工艺学的内涵及外延迅速扩展。可以说,电子工艺学是一门充满蓬勃生机的技术学科。与其他行业相比,电子产品制造工艺技术的更新要快得多。经常有这样的情况发生:某项新的工艺方法还未能全面推广普及,就已经被更先进的技术所取代。

当今的世界已进入知识经济的时代,大到一个国家,小到一个公司,经济、市场的竞争往往表现为关键工艺技术的竞争。从法律的角度,通过专利的手段对关键技术的知识产权进行保护;在企业内部,通过严格的文件管理、资料授权管理把企业的关键工艺技术掌握在一部分人手里,行业之间、企业之间实行技术保密和技术封锁,是非常普遍的现象。因此,获取、收集电子工艺的关键技术是非常困难的。

3.装联工艺对可靠性影响越来越重要

随着电子产品向多功能、高密度、微型化、三维等方向发展,大量微型器件得以越来越多地应用,这就意味着单位面积的器件I/O越来越多,发热元器件也会越来越多,散热需求越来越重要,同时因众多材料 CTE 不同而带来的热应力翘曲变形使得组装失效风险越来越大,随之而来的电子产品的早期失效概率也会越来越大。因此,现代电子装联工艺可靠性问题变得越来越重要了。1.3.3 现代电子装联工艺的发展方向

电子装联先进制造技术包括器件级、板级电路模块级、整机/系统级和一些相关的共性技术。

1.器件级电子装联工艺

器件级电子装联工艺的重点研究是高密度封装技术,多芯片组件(MCM)电子装联工艺,无源集成技术和SIP封装技术;改变或基本改变在关键芯片制造技术上过分依赖进口的局面。器件级电子装联工艺,是整个电子装联工艺发展的核心和关键;所谓“一代电子器件决定一代电子装联技术,进而决定一代电子产品”,就是指器件级电子装联工艺对电子装联先进制造技术所起的决定性作用。

2.板级电路模块电子装联工艺

板级电路模块电子装联工艺的重点研究首先是基于SMT的板级电路模块电子装联工艺,基于MPT的板级电路模块电子装联工艺和基于MMT的板级电路模块电子装联工艺;包括高速/高频电路板SMT设计/制造/组装技术,板级电路模块高密度、高精度、高可靠设计/组装技术,板级电路模块3D叠层结构设计/制造/组装技术,板级电路模块CAD/CAPP/CAM/CAT一体化技术,以板级为基础的电路模块3D设计组装技术,微波电路部件SMT/MPT 设计/制造技术,微波电路部件高密度互联设计/制造技术,HDI多层基板制造技术,特种电路基板设计制造技术以及与此相对应的应用软件和组装设备。

其次,板级电路模块SMT技术有着十分广阔的发展前景,概括起来主要体现在设计理念、基板材料、组装密度、组装方式、连接技术、组装材料、清洗技术、应用频率和建立我国自己的板级电路模块SMT标准体系等九个方面。

再次,整机/系统级电子装联工艺:整机/系统级电子装联工艺的研究重点是整机级机电耦合电子装联工艺,整机级3D组装技术和整机级“无”线缆连接技术。

最后,电子装联先进制造技术的共性部分,即电子装备整机/部件级电子装联绿色制造技术研究和预研成果工程化应用“实体”研究。思考题1(1)什么是工艺?(2)工艺研究的内容有哪些?(3)请简述电子装联工艺发展的历程。(4)如何理解电子装联工艺?(5)电子装联工艺学有哪些特点?第2章现代电子装联器件封装

本章要点

概述

元器件封装引脚

常用元器件引线材料的镀层

镀层可焊性的储存期试验及试验方法

插装元器件

潮湿敏感元器件2.1 概述2.1.1 封装的基本概念

封装(Package),是把集成电路装配为芯片最终产品的过程,简单地说,就是把Foundry生产出来的集成电路裸片(Die)放在一块起到承载作用的基板上,把引脚引出来,然后固定包装成为一个整体。封装具有保护芯片、增强电热性能、方便整机装配的重要作用。

封装把硅片上的电路引脚,用导线接引到外部接头处,以便于其他器件连接。封装形式是指安装半导体集成电路芯片用的外壳。它不仅起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用,而且还通过芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上,这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件相连接,从而实现内部芯片与外部电路的连接。因为芯片必须与外界隔离,以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电器性能下降。另一方面,封装后的芯片也更便于安装和运输。由于封装技术的好坏还直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的PCB(印制电路板)的设计和制造,因此它是至关重要的。

衡量一个芯片封装技术先进与否的重要指标是芯片面积与封装面积之比,这个比值越接近1越好。

从工厂出来的硅片是一块块从晶圆上切割下来的,如果不进行封装,既不方便运输、保管,也不方便焊接、使用,而且硅片一直暴露在外也会受到空气中的杂质和水分以及射线的影响,造成损伤从而导致电路失效或性能下降。

以双列直插式封装(Dual In-line Package,DIP)为例,如图2.1所示简单示意出其封装的过程。晶圆上划出的裸片,经过检测合格后,将其紧贴安放在起承托固定作用的基底上(基底上还有一层散热良好的材料),再用多根金属线把裸片上的金属接触点(Pad,焊盘)跟外部的引脚通过焊接连接起来,然后埋入树脂,用塑料管壳密封起来,形成芯片整体。图2.1 双列直插式封装示意图

衡量因素有以下几点:(1)芯片面积与封装面积之比为提高封装效率,尽量接近1:1。(2)引脚要尽量短以减少信号延迟,引脚间的距离尽量远,以保证信号互不干扰,提高性能。(3)基于散热的要求,封装越薄越好。

封装主要分为DIP(双列直插)和SMD(贴片封装)两种。从结构方面,封装经历了最早期的 晶体管TO(如TO89、TO92)封装发展到了双列直插封装,随后由Philip公司开发出了SOP小外形封装,以后逐渐派生出SOJ(J形引脚 小外形封装)、TSOP(薄小外形封装)、VSOP(甚小外形封装)、SSOP(缩小型SOP)、TSSOP(薄的缩小型SOP)及SOT(小外形晶体管)、SOIC(小外形集成电路)等。从材料介质方面,包括金属、陶瓷、塑料,很多高强度工作条件需求的电路,如军工和宇航级别仍有大量的金属封装。

从封装发展角度来看,封装结构变化趋势为从 TO→DIP→PLCC→QFP→BGA→CSP;封装材料变化趋势为金属、陶瓷→陶瓷、塑料→塑料;引脚形状变化趋势为长引线直插→短引线或无引线贴装→球状凸点;装配方式将从通孔插装向表面组装、直接安装方向发展。2.1.2 电子封装的三个级别

谈到微电子封装,首先我们要叙述一下三级封装的概念。一般说来,微电子封装分为三级,如图2.2所示。所谓一级封装就是在半导体圆片裂片以后,将一个或多个集成电路芯片用适宜的封装形式封装起来,并使芯片的焊区与封装的外引脚用引线键合(WB)、载带自动键合(TAB)和倒装芯片键合(FCB)连接起来,使之成为有实用功能的电子元器件或组件。一级封装包括单芯片组件(SCM)和多芯片组件(MCM)两大类。应该说,一级封装包含了从圆片裂片到电路测试的整个工艺过程,即我们常说的后道封装,还要包含单芯片组件(SCM)和多芯片组件(MCM)的设计和制作,以及各种封装材料,如引线键合丝、引线框架、装片胶和环氧模塑料等内容。这一级也称芯片级封装。二级封装就是将一级微电子封装产品连同无源元器件一同安装到印制板或其他基板上,成为部件或整机。这一级所采用的安装技术包括通孔安装技术(THT)、表面安装技术(SMT)和芯片直接安装技术(DCA)。二级封装还应该包括双层、多层印制板、柔性电路板和各种基板的材料、设计和制作技术。这一级也称板级封装。三级封装就是将二级封装的产品通过选层、互连插座或柔性电路板与母板连接起来,形成三维立体封装,构成完整的整机系统,这一级封装应包括连接器、叠层组装和柔性电路板等相关材料、设计和组装技术。这一级也称系统级封装。所谓微电子封装是个整体的概念,包括了从一级封装到三级封装的全部技术内容。在国际上,微电子封装是一个很广泛的概念,包含组装和封装的多项内容。微电子封装所包含的范围应包括单芯片封装(SCP)设计和制造、多芯片封装(MCM)设计和制造、芯片后封装工艺、各种封装基板设计和制造、芯片互连与组装、封装总体电性能、机械性能、热性能和可靠性设计、封装材料、封装工模夹具以及绿色封装等多项内容。图2.2 微电子封装2.2 元器件封装引脚

电子产品是由各种元器件组装而成,在组装过程中最大量的工作就是软钎接。焊接的可靠性直接威胁整机或系统的可靠性,即焊接的可靠性是影响电子产品可靠性的关键因素之一。它直接影响到国计民生各行各业电子产品的可靠性和军事装备的正常运转。有人说:在现代高度信息化战争中,军事行动成败的关键,就取决于电子装备的精度和可靠性。这也是为什么世界各国都非常重视软钎焊技术研究的原因。据统计在手机产品中故障原因的70%属焊接质量问题(特别是BGA、CSP类芯片),而虚焊、冷焊又是其中最难检查的一类故障。因此,解决软钎接不良问题已成为当代电子工业中关键的技术课题之一。

因此,需要专业人员认真研究现代各类电子元器件引脚(电极)所用基体金属材料及其特性,以及在基体金属上所可能采取的各种抗腐蚀性及可焊性保护涂层材料的焊接性能,涂层在储存过程中发生的物理、化学反应,涂层的成分、致密性、光亮度、杂质含量等对焊接性能的影响,从而优选出其抗氧化能力、可焊性、防腐蚀性最好的涂层,并获得该涂层的最佳工艺条件。2.2.1 电子元器件引脚(电极)材料及其特性

1.对电子元器件引脚材料的技术要求

在现代电子产品中,已普遍实现 IC、LSI、VLSI 化,其所使用的引脚(电极)材料越来越受到重视。例如材料的电阻率、热膨胀系数、高温度下的机械强度、材质和形状等都必须要细致考虑。对现代电子工业用的引脚材料的基本要求是:

导电性和导热性要好;

热膨胀系数要小;

机械强度要大;

拉伸和冲裁等加工性能要好。

目前普遍使用的引脚材料可分为Fe-Ni基合金和铜(Cu)基合金等两大类。

2.电子元器件引脚材料

1)Fe-Ni基合金(1)特征及应用范围。

Fe-Ni基合金系中的科瓦合金等品牌,最初是为玻璃封装而开发的。由于其热膨胀曲线与IC芯片的Si是近似的,如图2.3所示,而且还可将其作为Au-Si系钎接的焊材进行直接焊接,因此,在MOS系列器件中普遍采用其作为引脚材料。

Fe-Ni基合金系的代表性合金是42合金,由于它机械强度大、热膨胀系数小,故广泛应用于陶瓷封装芯片的引脚(电极)材料。(2)常用品牌成分及其特性。

主要用于芯片封装的Fe-Ni基合金的特性如表2.1所示。图2.3 Fe-Ni基合金和Si的热膨胀曲线表2.1 用于芯片封装的Fe-Ni基合金的特性

由于本合金系存在着磁性及导电率小的特点,故作为引脚材料有其不足之处。因此,它专用于功率消耗比较小、产生的热量比较少的MOS类IC器件。

2)铜基合金

当电子电路进入到大集成化、高密度组装化阶段,发生在其引脚上的电阻热已成为不可忽视的问题。即使是功耗小的MOS系列IC,改善其散热性也是必要的。因此,广泛采用导热性和导电性好的Cu基合金替代Fe-Ni基合金。研究发展不仅导电性和散热性均好,而且在高温下机械性能也好的新的Cu基合金来满足元器件引脚材料的发展要求,已成为电子元器件业界所关注的问题。具有能用作引脚材料所要求性能的新型Cu基合金品牌及特性如表2.2所示。表2.2 新型Cu基合金品牌及特性

由于Cu基合金系导电性和导热性均好,散热性也不错,而且与42合金相比价格上也有优势,故广泛应用于塑料封装芯片中。

作为新的Cu基合金系列:Cu-Fe-Sn-Co-P、Cu-Sn-Fe-P、Cu-Ni-Si、Cu-Ni-Sn、Cu-Sn-P、Cu-Zn-Fe-P等具有某些特长的合金也正在开发中。

3)Cu包不锈钢引脚材料

为了能同时满足机械强度和散热性的目的,日本正在开发以不锈钢(SUS430系)作为芯材,再在其两面按10/80/10的比例镀无氧铜作为金属包层的新引线材料。2.2.2 引脚的可焊性涂层

1.可焊性及其状态分类

1)可焊性(Solderability)

可焊性表示金属及其金属涂层表面对软钎料的润湿能力。这种能力通常都是在规定的助焊剂和温度的条件下,测定熔融焊料在其上的实际润湿面积和润湿的最小时间来评估其优劣的。

2)可焊性状态分类

钎料在金属及其金属涂层上的润湿状况可分成下述3种类型。(1)润湿(Wetting):钎料在基体金属表面形成一层均匀、光滑、完整的钎料薄层。(2)弱润湿(Dewetting):钎料在基体金属表面覆盖了一层薄钎料的表面上,留下一些由钎料构成的不规则的小颗粒或小瘤,但未暴露基体金属。也有人将其叫成“半润湿”。(3)不润湿(Non-wetting):钎料在基体金属表面仅留下一些分离的、不规则的条状或粒状的钎料,它们被一些小面积薄层钎料和部分暴露的基体金属面积所包围。

2.可焊性涂层的分类

软钎接过程是熔化的软钎料和被焊的基体金属结晶组织之间通过合金化反应,将金属和金属结合在一起的过程。据目前可知,能和Sn、Pb形成合金的元素,如表2.3所示。表2.3 能和Sn、Pb形成合金的元素

许多单金属和合金都可以和Sn-Pb等钎料发生冶金反应而生成合金,从理论上讲,它们均可以作为可焊性镀层。Rothschild按焊接时的熔化状态的不同,将其分成以下3类。(1)可熔镀层:焊接温度下镀层金属熔化,如Sn、Sn-Pb合金镀层等。(2)可溶镀层:焊接温度下镀层金属不熔化,但其可熔于焊料合金中,如Au、Ag、Cu、Pd等,如图2.4所示。图2.4 不同金属在Sn40wt%Pb中溶解速度(3)不熔也不熔镀层:焊接温度下镀层金属既不熔化,也不熔于焊料中,如 Ni、Fe、Sn-Ni等。

3.影响引脚镀层可焊性的因素

影响可焊性镀层可焊性的因素有:基体金属镀层本身的性质、引线基体金属表面涂覆、镀层厚度、金属扩散层的影响等。

1)基体金属镀层本身的性质(1)引线涂覆后未能彻底清洗,表面可能有氯离子、硫化物等酸性残留物。这些残留物质与空气中的氧和潮气接触后就会使镀层表面氧化。锡或铅的氧化物熔点非常高,如 PbO熔点为888℃;PbS熔2点为1114℃;SnO熔点为1127℃。Sn、Pb等的氧化物在正常焊接温度下不能熔解而形成有害的物质沉积在镀层表面上,使引线可焊性劣化。(2)即使表面清洗干净的引线如果储存条件不良,长时间置放在潮湿空气中或有酸、碱等有害气体中,引线表面镀层金属也要发生氧化,使引线表面出现白点、发黄、发黑。

2)引线基体金属表面涂覆

引线涂覆前,某些金属表面如有金属氧化物或油脂等物质时,这些物质会使金属镀层与基体金属结合力下降,造成虚焊和脱焊。

3)镀层厚度

镀层太薄或镀层不连续或疏松、有针孔,会影响引线的储存性能,使可焊性能劣化。

Sn、Pb原子外层均为4个电子,在常温下是比较稳定不易被氧化的;而Cu原子外层只有一个电子,容易失去,故在常温下是不稳定的。在Cu表面镀Sn、Sn-Pb合金,能防止Cu氧化。但由于镀层疏松有针孔,使基体Cu表面与空气之间产生了通道,从而会导致下述两个后果:(1)大气中的氧和潮气通过镀层中的针孔与基体金属表面接触,而使基体金属氧化和腐蚀。(2)由于Sn、Pb 的标准电极电位都比Cu 负,属于阴极性镀层,当潮气通过镀层中的针孔与基体金属表面接触时,便形成一个腐蚀电池,从而使镀层金属Sn或Sn-Pb合金腐蚀。

经验表明,氧化层的厚度达4mm左右即趋于稳定而不再增加,底层是Cu-Sn合金层的脆性相,它包封在基体金属的表面,且随温度的升高而增厚。由于该层对焊料是不润湿的,因而降低了可焊性。在Cu-Sn合金层和表层氧化层之间的中间才是剩余的可焊镀层。显然只有当可焊性镀层在8μm以上时,才能保证具有3~4μm的中间层,元器件引脚才能可焊。由此可知,为要保证可焊性好,镀层必须具有8~10μm的厚度,且同时要求镀层厚度均匀,表面致密。

4)金属扩散层的影响

在电镀中镀层Sn和Sn-Pb合金与基体金属Cu表面是原子结合,而65热浸涂层Sn和基体金属Cu之间存在CuSn化合物,还有微量的3CuSn化合物。这种化合物能使镀层Sn黏附在基体金属上,但随时间增长,基体金属Cu向镀层金属Sn继续扩散,镀层表面成为Cu-Sn合金,影响焊接强度,使可焊性降低。

4.常见引脚可焊性镀层

1)Au镀层(1)镀层特点。+

Au:原子量为197;密度为19.32g/cm;Au的电化当量为0.1226 g/A·h。Au有很好的装饰性、耐蚀性和较低的接触电阻,镀层可焊性优良,易熔于焊料中。其耐蚀性和可焊性取决于有足够的镀层厚度及无孔隙性。薄镀层的多孔隙性,易发生铜的扩散,带来氧化问题而导致可焊性变差。而过厚的镀层厚度又会带来不牢固的焊接头。(2)工艺方法。

① 电镀Au。

电镀Au机理如下。

常采用不熔性阳极,在微氰镀液中,Au以的形式存在,在电场作用下,金氰铬离子在阴极放电:

在阴极上同时发生析氢反应:-22H+2e→H↑

只要镀液中有足够的Au氰络离子供应,阴极上就会不断得到Au镀层。

电镀Au分为焊接用镀金层和插头镀金。

焊接用镀金层。

焊接用镀金层是24k纯金,具有柱状结构,有极好的导电性和可焊性。

焊接用金层厚度——1级:0.025~0.05μm;2级:0.05~0.075μm;3级:≥0.1μm (0.127~0.254μm)。

插头镀金。

插头镀金也称镀硬金,俗称“金手指”,它是含有 Co、Ni、Fe、Sb等元素的合金层,它的硬度、耐磨性都高于纯金镀层。硬金镀层具有层状结构,合金元素含量≤0.2%。

② 化学镀Au。

化学镀Au机理如下所述。

Au的标准电极电位为+1.68V,这样正的电位说明1价Au很容易从溶液中析出来。因此,只需要很弱的还原剂或标准电位比Au负的金属就能将其从溶液中还原或置换出来。

化学镀Au分类包括化学镀薄金和化学镀厚金。

化学镀薄金。

化学镀薄金又称浸金、置换金,它直接沉积在化学Ni的基体上,其机理为置换反应:-2+-Ni+2Au(CN)→2Au+Ni+2CN

Ni和Au的电极电位相差很大,Ni可以置换出溶液中的Au,当Ni表面置换Au后,由于金层多针孔,其孔隙下的Ni仍可继续置换,但反应速度减慢直至Ni全部被覆盖为止。因此这层金的厚度仅为0.03~0.1m,不可能再增厚。

化学镀薄金工艺,既适于锡焊,又是铝基导线压焊的理想表面。

化学镀厚金。

化学镀厚金是在化学浸Au镀层上进行的,在镀液中加入特殊的还原剂,使在置换与自催化作用下镀金。镀层厚度达 0.5~1μm,特殊要求也可镀 2μm。IPC—6012 规定用于焊接的金层厚度为0.8μm(max)。

化学镀厚金工艺提供了金丝导线压焊的理想表面。

2)Ag镀层(1)镀层特点。

Ag 在常温下具有最好的导热性、导电性和焊接性,除硝酸外,在其他酸中是稳定的。Ag具有很好的抛光性,有极强的反光能力,高频损耗小,表面传导能力高。22

然而,Ag对S的亲和力极高,大气中微量的S(HS、SO或其他22硫化物)都会使其变色,生成AgS、AgO而丧失可焊性。

Ag 的另一个不足是 Ag 离子很容易扩散和在潮湿环境中沿着绝缘材料表面及体积方向迁移,使材料的绝缘性能劣化甚至短路。因此,不允许在Ag上镀Au,也不允许将Ag作为镀Au前的中间层,因为Ag和2Au之间扩散很快,Ag扩散到Au层表面时会很快生成AgS。(2)工艺方法。

① 电镀Ag。

② 化学镀Ag。

化学镀Ag机理:0+

化学镀Ag层本质上也是浸Ag。Cu的标准电极电位为φCu/Cu=0.51V,而Ag的标准电极电位为0+φAg/Ag=0.799V

因而,Cu可以置换溶液中的Ag离子而在Cu表面生成沉积的Ag层,即++Ag+Cu→Cu+Ag+

溶液中的Ag会以络离子状态存在,当Cu 表面被完全覆盖或溶液中的Cu 离子达到一定浓度,应即告结束。

化学镀Ag层既可以软钎焊,又可“邦定”(压焊),因而普遍受到重视。

3)Ni镀层(1)镀层特点。22+

Ni:原子量为58.7,密度为8.88 g/cm,Ni的电化当量为1.095 g/A·h。Ni有很好的耐蚀性,在空气中容易钝化,形成一层致密的氧化膜,因而它本身的焊接性能很差。但也正是这层氧化膜使它具有较高的耐蚀性,能耐强碱,与盐酸和硫酸作用缓慢,仅易溶于硝酸。

焊接件镀Ni主要是防止底层金属Cu向表层Au层扩散。实际上是一层阻挡层,故要求镀Ni层的应力要低,并且与Cu和Au层之间结合力要好。(2)工艺方法。

① 电镀Ni。

电镀Ni机理如下。

阴极——镀液中Ni离子获得电子而沉积在阴极上,并伴有少量的2H析出:2+Ni+2e→Ni+22H+2e→H↑

阳极——主要反应为Ni的电化学溶解:

Ni镀层分下述两种。

半光亮Ni:又称低应力Ni或哑Ni,低应力Ni宜于钎焊或压焊,通常作为板面镀金。

光亮Ni:可作为插头镀金的底层,根据需要也可作为面层,光亮Ni层均匀、细致、光亮,但不可焊,PCB的光亮Ni要求有更好的延展性。

镀Ni层应具有:均匀细致、孔隙率低、延展性好的特点、用于钎焊和压焊时适宜采用低应力Ni。镀层厚度[IPC—6012规定]:

不低于2~2.4μm。

打底,1级:2.0μm;2级:2.4~3.0μm;3级:≥3.0μm。

② 化学镀Ni。

化学镀Ni机理如下。

化学镀Ni工艺广泛用于金属和非金属表面处理。化学镀Ni所用还原剂有次磷酸钠、氨基硼烷、肼等。化学镀Ni层的组成,依还原剂不同而不同,如以次磷酸钠为还原剂可含P(4~14)%,以氨基硼烷为还原剂可含B(0.2~5)%,以肼为还原剂可得含Ni 99.5%以上的镀层。

以次磷酸钠为还原剂的化学镀Ni溶液中,次磷酸根离子在有催化剂(如Pd、Fe)存在时,会释放出具有很强活性的原子氢。在原子氢析出机理提出不久,W.Machu提出了电子还原机理:

新生态的Ni和P:33Ni+P→NiP

由于化学镀Ni层是处于元器件引脚和铜焊盘之间,为保证焊点的可靠性,要求化学镀Ni层有较高的延伸率。

化学镀Ni层的含磷量:

化学镀Ni的含P量,对镀层可焊性和耐腐蚀性是至关重要的。一般以含P(7~9)%为宜(中磷)。含P量太低,镀Ni层耐腐蚀性差,易氧化。而且在腐蚀环境中由于Ni/Au的腐蚀原电池作用,会对Ni/Au的xyNi表面层产生腐蚀,生成Ni的黑膜(NiO),这对可焊性和焊点的可靠性都是极为不利的。

在基体金属上化学镀Ni-P镀层中,P含量对可焊性的影响描述如图2.5所示。图2.5 P含量对可焊性影响

4)Sn镀层(1)镀层特点。

镀Sn在钢铁上属于阴极镀层,只有其镀层无孔隙时,才能有效地保护钢铁免受腐蚀。Sn层溶解出来的Sn原子对人身的毒性很小,又能耐有机酸,故广泛用于罐头工业。

不同的工艺方法获得的镀层,其焊接性能也是不同的,如表2.4所示。表2.4 不同的工艺方法获得的镀层的焊接性能

镀暗Sn层外观呈无光泽的灰白色,其焊接性能比光亮镀Sn层好,但它不能抵抗人手汗渍的污染。镀暗Sn层经热熔后,其可焊性最好,抗人手汗渍污染能力也大为提高。

光亮镀Sn层焊接性能好,且在工序传递及储存过程中有很好的抗人手汗渍和其他污染的能力。但由于有机添加剂的存在,在加热时会放出气体,造成焊缝中出现气泡、裂口等缺陷,影响焊点的可靠性。

半光亮或光亮的均匀、细密的Sn镀层,具有很好的抗蚀保护能力以及良好的可焊性。而且镀液不含有氟、铅,有利环保,纯Sn镀层退镀容易,故近年来应用较广。

Sn容易与Cu生成金属间化合物,这种金属间化合物是非可焊的。但一定量的金属间化合物是润湿所必需的,故Sn镀层中应该有一部分用于金属间化合物的生成,其余部分用于可焊。通常镀Sn层厚度为8~10m。(2)工艺方法。

电镀Sn机理如下所述。

阴极反应:2+Sn+2e→Sn02+φSn/Sn=-0.136V+22H+2e→H↑0+2φH/H=0.00V

阳极反应:2+Sn-2e→Sn

由于纯 Sn 易产生片状晶须以及低温下(12.2℃)存在锡瘟现象,克服上述问题的方法是:在Sn中加入少量的其他元素(如铈、锑、铋、铜、银等)生成合金。(3)化学镀Sn。

在PCB裸Cu板上化学镀Sn,也是近年来无铅化过程中受重视的可焊性镀层,此工艺中Sn的沉积层是通过金属置换过程而得到的,镀层致密但很薄,而厚的镀层则是疏松的。

化学镀Sn机理如下所述。

Cu基体上化学镀Sn本质上讲是化学浸Sn,是Cu与镀液中的络合Sn离子发生置换反应,生成Sn镀层,当Cu表面被Sn完全覆盖时,反应即停止。0+

在普通酸性溶液中,Cu的标准电极电位为φCu/Cu=0.51V;而02+Sn的标准电极电位为φSn/Sn=-0.136V。故Cu不可能置换溶液中的Sn离子而生成金属Sn。在有络合物(例如硫脲)存在的情况下,硫+脲与Cu生成稳定的络离子,从而改变了Cu的电极电位,可以达到-0.39V,使Cu置换溶液中的Sn离子成为可能。此时:

反应式可以向右进行,直到Cu表面完全被Sn覆盖。

5)Cu镀层(1)镀层特点。

Cu是一种优良的可焊性镀层,只要它的表面是新鲜的,或者采取了有效的保护(如OSP)而没有氧化或腐蚀均是如此。细晶粒的镀层比粗晶粒镀层具有更好的可焊性。(2)工艺方法(略)。

6)Pd镀层

化学浸Pd是元器件引脚的理想Cu-Ni保护层,它既可焊接又可“邦定”(压焊)。它可直接镀在Cu上,因Pd(钯)有自催化能力,镀层可以增厚,其厚度可达0.08~0.2m;也可镀在Ni层上。

Pd层耐热性高、稳定、能经受多次热冲击。

在组装焊接中,对Ni-Au镀层,当镀Au层与熔化焊料接触后,Au被熔入焊料中形成AuSn4,当在焊料中重量比达3%时,焊料会发脆影响焊点可靠性。但被熔的焊料不与Pd形成化合物,Pd漂浮在焊料表面,很稳定。

由于Pd价格贵过Au,在一定程度上限制了它的应用。随着IC集成度的提高和组装技术的进步,化学镀Pd在芯片级组装(CSP)上将发挥更有效的作用。

7)Sn基合金镀层(1)涂覆工艺。

电镀Sn及Sn基合金有三种工艺,其各自的特点如下。

① 电镀:是利用特有的电流效应,镀层厚度可达到10μm。经济,工艺操作窗口较宽,涂层可起抗腐蚀作用。

② 化学镀:是将金属盐转换成金属沉积在基体金属上,它要求在镀槽中加入丰富的合适的还原剂(如镀Ni用次磷酸盐),化学反应严格,成本较高,涂覆层均习。

③ 浸镀:无须使用电流,也不需要还原剂,在基体金属表面沉积一层新的金属取代原来的表面金属。涂层厚度有限,化学反应严格,温度很重要。(2)常用镀层。

① Sn-Pb镀层。

镀层特点:

Sn/Pb合金镀层在PCB生产中可作为碱性保护层,对镀层的要求是均匀、细致、半光亮。

电镀镀液有很好的分散和深镀能力,且工艺稳定、便于维修。适用PCB制造的主要有氟硼酸盐型和无氟的烷基磺酸盐型。前者因镀液稳定、维修方便、成本低,虽常用但因含氟对环境不利,故后者发展很快。

Sn-Pb合金熔点比Sn、Pb均低,且孔隙率和可焊性均好。只要含Pb量达到(2~3)%就可以消除 Sn 晶须问题。可在强酸溶液中共沉积,改变两种溶液中金属离子的浓度,即可获得组成分不同的各种Sn-Pb合金镀层。

在PCB上电镀Sn-Pb合金必须有足够的厚度,才能为其提供足够的保护和良好的可焊性。MIL-STD-27513 规定,Sn-Pb 合金最小厚度为 7.5μm。此规定是由美国宇航局提出,并得到美国空间工业的公认。英国锡研究所提供的报告中也指出Sn-Pb合金镀层的最薄厚度为7.5μm。

普通Sn-Pb合金镀层结构是薄片状的,有颗粒状暗外观,镀层多针孔。这种镀层在加工过程中易变色而影响可焊性。经过热熔[红外热熔或热油(甘油)热熔]后,即可得到光亮致密的涂层,提高了抗腐蚀性,延长了寿命。热镀还可使Sn-Pb合金镀层中的有机夹杂物受热逸出,可减少波峰焊焊接时气泡的产生。

热熔时,Cu、Sn间会生成一层薄的金属间化合物,这是润湿所必需的,但其量必须合适,才能提高良好的润湿性,如果量大,反而有害。温度越高,时间越长,越有利于金属间化合物生长,耗 Sn 就越多,这样就可能造成靠近金属间化合物的焊料层富铅,而导致半润湿,影响可焊性。由于金属间化合物是脆的,故过厚了也是有害的。

电镀Sn-Pb合金机理如下所述。32+

Sn:原子量为118.7;密度为7.29 g/cm;;Sn电化当量为2.214 g/A·h。32+

Pb:原子量为207.0;密度为11.4 g/cm;;Pb电化当量为3.865 g/A·h。

二价Sn、Pb的标准电极电位很接近:02+φSn/Sn=-0.136 V

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