自动贴片线_技术论文_工艺评估：第一部分

　　在典型的操作条件下，如湿度水平50%或更高，制造中的残留物可能有时引起电解迁移、或金属迁移，和漏电失效、或找不到原因的(NTF, no trouble found)一些问题。工业标准的工艺清洁度工具或测量方法，在测试今天的低固与水溶性助焊剂时，对检测产品清洁度是不足够的。由于粹取条件差，这些工具得出的是有误差的低水平，不确定残留物是腐蚀性的还是绝缘的。

　　本研究使用了Umpire试验板，一种新的表面绝缘电阻(SIR, surface insulation resistance)附连试验板，来评估不同的元件区域。检测的区域包括焊盘到焊盘、引脚到引脚和在一些元件上的夹陷作用，如BGA、LCC、QFP、DIP、PGA、1206片状、0805片状和梳状形式(B24、Bellcore)。

　　一般工艺条件
　　在通过热风焊锡均匀(HASL)的Umpire板上的混合技术装配工艺，使用一种低残留锡膏(探针可以测试的)、一种低残留液体助焊剂(醇基)和一种低固锡线(另外加液体助焊剂，接着用酒精和刷子作局部清洁)。该工艺也使用一种可剥离的临时阻焊。建立了三个级别的空板清洁度。级别一(L1)是最清洁的(皂化清洁)、级别二(L2)是临界的(纯水清洁)、级别三是最脏的(水龙头的水快速清洁)。表一显示离子与电气性能。

表一、对于所有三个级别清洁度的顶面表面贴装技术的影响。所有值都是µg/in²
离子色谱法
样品#	离子		氯化物	卤化物	硫酸盐	WOA	钠	钾
L1	只锡膏区域		1.13	2.21	0	45.37	2.1	0.2
L2	只锡膏区域		8.31	2.43	0	38.44	1.3	0.3
L3	只锡膏区域		16.11	2.38	0	39.63	1.7	0.2

样品#	电气		BGA	LCC	LCC	QFP	QFP	头₁
	初始	168(85/85)			(梳状)		(梳状)	(控制)
L1	1.3e11	4.3e10	通过	通过	通过	通过	通过	通过
L2	1.4e10	6.7e7	失效	通过	失效	失效	失效	失效
L3	2.2e10	1.0e6	失效	失效	失效	失效	失效	失效

　　表面贴装结论
　　L1 板的离子与电气性能都很好。
　　L2 板由于空板的污染(氯化HASL助焊剂)而电气失效，只有LCC例外。LCC通过是由于绝缘助焊剂的作用，在潮湿与焊盘之间形成一道屏障。BGA与QFP失效是由于氯化物/助焊剂残留。
　　L3 板电气失效是由于空板的污染(氯化HASL助焊剂)。

　　波峰焊接结论
　　L1 板的离子与电气性能都好，只有底面的B-24梳状形式例外 - 在整个梳状上出现一厚层弱有机酸(WOA, weak organic acid)残留(表二)。梳状失效的发生是因为使用了太多的助焊剂。不是所有的助焊剂都合成了，意味着所有的助焊剂载体都没有分离，晶体熔化。形成了一种绝缘残留物，在引脚之间留下一种部分干燥的、但是导电的、吸收潮湿的残留物。

表二、对于所有三个级别清洁度的底面波峰焊接的影响。所有值都是µg/in²
离子色谱法
样品#	离子		氯化物	卤化物	硫酸盐	WOA	钠	钾
L1	只波峰焊接的区域		1.07	2.30	0	326.2	1.7	0.5
L2	只波峰焊接的区域		8.28	2.76	0	423.2	1.1	0.3
L3	只波峰焊接的区域		16.83	2.31	0	387.6	1.3	0.6

样品#	电气		B-24₁	PGA	DIP₁	DIP₂		头₁
	初始	168(85/85)			(梳状)			(控制)
L1	1.2e11	3.3e8	失效	通过	通过	通过		通过
L2	1.3e10	6.7e9	失效	通过	通过	失效		失效
L3	2.6e10	1.0e6	失效	失效	失效	失效		失效

　　L2 板由于空板的污染(氯化HASL助焊剂)而电气失效，例外的是PGA与DIP区域。这些通过是由于绝缘的助焊剂作用，在潮湿与引脚之间形成一道屏障。
　　L3 板由于空板的污染(氯化HASL助焊剂)而电气失效。

　　结论
　　低残留装配工艺对于清洁的空板在表面贴装和波峰焊接区域都表现良好。这样一个评估并不是要取代实际产品验证或环境试验，但是个案研究确实显示来自制造的残留物影响电气性能。

　　Terry Munson, is with Contamination Studies Laboratory (CLS), Kokomo, IN; (756) 457-8095; e-mail: Residuguru@aol.com; Web page: www.residues.com.