預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期預成型焊片潤濕性動態(tài)測試方法劉嘉1，陳衛(wèi)民2，周龍早1，安兵1，吳懿平1（1.華中科技大學武漢光電國家實驗室（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方法對于評價預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)計了一套測試系統(tǒng)。通過鋪展面積與時間的關(guān)系曲線得出最大鋪展面積、潤濕時間、平均潤濕速度和瞬時潤濕速度等特征參數(shù)，對預成型焊片的潤濕性進行評價。實驗表明，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間的關(guān)系曲線，從中可得出不同預成型焊片在特定環(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：預成型焊片；潤濕性；動態(tài)測試中圖分類號：TN606文獻標識碼：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之一，焊料合金的設(shè)計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]。預成型焊片是當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，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?。╩m級），質(zhì)量輕（mg級），其潤濕性測試是當前的一個難題。上述幾種焊料潤濕性測試方法對于預成型焊片具有很大的局限性。主要表現(xiàn)在操作不方便，無法得到較有價值的評價參數(shù)，也不能直觀反映焊片熔化

9、時可能具有的特征變化，可重復性也比較差[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)是一個靜態(tài)參數(shù)，而預成型焊片從開始熔化到平衡過程中的細節(jié)，包括其變化特征、基金項目：國家自然科學基金項目（項目編號:60876070和60876070）作者簡介：劉嘉（1986），男，碩士，主要從事電子封裝與預成型焊片的研究工作。?綜述

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

11、圖中可以看出，Au80Sn20預成型焊片的鋪展行為有其特殊之處，當達到熔點后，它不是沿著四個邊長方向鋪展，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，焊片鋪滿整個基板，潤濕性好。