当前位置:首页>>行业资讯>>技术应用>> 电子元件覆锡铜引线的腐蚀机制

电子元件覆锡铜引线的腐蚀机制

时间:2017-09-27  来源:本网  作者:admin  浏览次数:403

  物理化学学报电子元件覆锡铜引线的腐蚀机制高苏张启运北京大学化学与分子工程学院,北京100871)湿性测定等方法判断可焊性恶化的机制是:铜一锡金属间化合物!相Eu6Sn5)微晶向锡表面扩散,与锡形成微电池对,遇到空气中的水份与酸气氛构成电化腐蚀所致。

  印刷电路板上成百上千的各种电子元件,为了在焊接流水线上一次完成与板上电路的可靠焊接,生产电子元件所用铜引线的表层常事先热浸上或电镀上一层锡以保证其具有高的可焊性。实践表明,这种覆锡铜引线在仓储一段时间以后,有时不到半年,其可焊性即大为降低并引起元件在电路板上的虚焊。上千焊点中有个别点虚焊极难检出,从而造成整个电路板的报废或日后故障的丛出。多少年来人们普遍认为引线可焊接性的下降是铜与锡界面上反应生成的金属间化合物!相组成近似C>6Sn5)长透覆锡层所致。一些论文还不厌其烦地计算这种化合物在不同温度下的生长速度,认为化合物!相在保存期内只要高度不长透锡层,引线可焊性的恶化就不致发生。因此建议加厚引线覆锡层的厚度来解决问题。然而事实上在湿热环境中,相并未长透覆锡层的情况下,铜线的可焊性仍然有明显的下降。到底原因何在,其反应机制是怎样的,至今未有进行过深入的探讨和给出令人信服的结论。本文拟用金相、XPS和电化学以及润湿力测定的方法研究其机制从而探讨其解决的办法。

  1为电镀锡层厚度100 ~120!。)1553老化16h的结果。可以看出和老化前有极大的不同。在铜一锡界面上!相以不均匀的突起向上生长,约5 ~10!m.但更重要的是发现锡层中有明显的扩散生成的微晶!相直至锡层的表面。此外,平滑的镀锡层表面还发现有断裂的破损。由此可见,长期仓储的覆锡层除已为各研究者注意到的,界面上!相的长高以外,还有扩散形成的!相微晶的存在并扩散至表面。由于过去的研究者多只进表1不同温度下!(Cu6Sns)-Sn和Cu-Sn电极对在+%NaCl溶液中的开路电位Table行20!m左右薄层覆锡层的低倍观察以模拟实际的工艺条件,上述的事实也几乎未被所有的研究者注意。

  覆锡层表面的XPS分析为了考察覆锡层表面的成份,将上节所述热浸和电镀锡老化前、后的四个试样进行了XPS分析。本。

  通常润湿力以-30dyne为实用的最低及格标准,愈大于此值则愈难润湿。由表2可见,无论热浸锡还是电镀锡形成的覆锡表面在155O湿热条件下老化后润湿力都从原始状态大幅度的下降,尽管这时Cu-Sn界面上!相的厚度还远未长透覆锡层。

  2讨论从以上金相和XPS的实验可以确证,除了新表2试样润湿测定结果润湿时间3s)鲜的电镀覆锡层以外,无论是热浸锡或电镀锡层经热老化以后,其锡层中均有游离的!相微晶存在并一直扩散到覆锡层的表面。电化学的测定表明,在3%NaCl水溶液中!相与Sn相形成的电池在25C时有268mV的断路电压并随着温度的不同略有变化。由于覆锡层中!相与主体的Sn紧密相嵌,当表面空气中有水份和电解质存在时无疑会形成无数短路的微电池。此时将无可避免地产生负极锡的加速氧化并将氧化产物堆积在覆锡层的表面,它直接影响了覆锡铜线被焊锡的润湿能力。一项研究表明,纯锡不覆在铜的表面)的氧化速度极微,在类似上述老化条件下氧化层厚度只约3nm,并且随着时间增长此厚度不再增加。这种程度的氧化完全不足以影响标准松香钎剂作用下的润湿能力。这说明没有电化学腐蚀的锡表面是比较稳定的。但是以上1.5节所述覆锡铜线润湿性测定的实验则充分说明表面有电化学腐蚀时表面状态的迅速恶化。

  在以往的报导中,几乎全都着眼界面上金属间化合物的生长高度和生长速度,认为!相事实上许多研究者根本没有做出纯的!相)在空气中是难润湿的,只有当它长透了覆锡层以后,才会随之影响覆锡层的可润湿性。因此纷纷认为,只要适当增加覆锡层的厚度,使之在保存期内覆锡层尚有4~8!m的余量便不会影响覆锡层的可润湿性。但是,事实并非如此。由于这些研究者多着重薄覆锡层(< 2.!m)的低倍观察,未能注意到覆锡层内部和表面的细微变化,因此未能阐明覆锡铜线可焊性恶化的真正原因。本文从表面电化学腐蚀的事实对可焊性变化的机制提出了解释,从而指出了解决这一问题的唯一途径,即:必须根本控制或抑止铜向锡中的溶解或扩散。我们将在以后的报告中通过实验加以解决和论述。

  勘误

相关资讯
资讯推荐
热门新闻排行
  1. LED灯珠串并联电路的分析
  2. 开启新征程:美信分析成深圳塑胶同业公会新成员,获荣誉授牌!
  3. 我国新型电子元器件面临的机遇与挑战
  4. 速普正视和攻克电子元器件散热的问题
  5. 端子连接器的结构组成部件及各个部件的统称
  6. 斯利通陶瓷电路板亮相2017国际线路及电子组装华南展览会
  7. 接线端子的作用是为了让系统更好的发挥作用
  8. 接线端子的老友断路器的工作原理
更多>>视频分享
在线客服系统