デを防ぐ

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浸漬錫は、信頼性の高い最終仕上げとして業界で広く受け入れられています。 優れた耐食性により、特に自動車業界で大きなシェアを誇っています。 はんだ付けプロセス中に、銅と錫の間に金属間化合物 (IMC) が形成されます。 業界に残る懸念の 1 つは、IMC が最終仕上げのはんだ付け性に与える潜在的な影響です。

この記事では、浸漬錫のはんだ付けにおける典型的な故障モードについて説明し、欠陥の潜在的な根本原因と関連付けます。

エージング中、熱曝露中、またはアセンブリのリフロープロセス中に、銅基板と錫層の間に金属間化合物層が形成され、最終的に錫堆積物は IMC と Sn 酸化物層で覆われた遊離錫で構成されます。 この層は SnO と SnO2 の混合物で構成されており、SnOx または Sn-Oxide と呼ばれます。 錫層の集合特性は、IMC、酸化錫層、および遊離錫含有量の特性に依存します。これについては、T. Hetschel et al. によって広範に研究され、説明されています。 2009 年 1-2 年。 遊離錫の大部分を消費する IMC の成長により、層の上部には錫の島だけが残り、薄い酸化物層で覆われます。 均質性や厚さなどの酸化スズ層の特性は、錫表面仕上げのはんだ付け性やその他の特性に影響を与えます。 錫堆積物の汚染や酸化物層の欠陥は、脱湿欠陥として知られる濡れ性の低下や変色を引き起こす可能性があります。

リフロープロセス中の IMC の成長と酸化錫の形成組み立てプロセス中、錫メッキパネルは複数回のリフローサイクルを受ける必要があります。 リフロープロセス中に IMC が成長し、錫堆積物を覆う酸化物層の厚さが増加します。 最初のリフロー サイクルの後、通常、錫全体の厚さの約 70% ～ 80% が、Cu6Sn5 および Cu3Sn 金属間化合物相 3 の形成によって消費されます。 2 回目のリフロー サイクルでは、IMC の厚さがさらに増加し​​、純粋な錫の単一アイランドのみが堆積表面に残ります。 同時に、リフロープロセスにより酸化物層が成長します。 窒素下でのリフローエージングの影響はわずかですが、空気下でのリフロープロセスでは Sn 酸化物層の厚さが大幅に増加します。 IMC の特性と Sn 酸化物層の特性の相互作用は、浸漬錫仕上げのはんだ付け性に大きな影響を与えます。

浸漬錫層のアセンブリを見ると、はんだ付け問題の主な根本原因は汚染であり、IMC の成長と酸化層の形成の両方に影響を与えます。 3 つの異なるタイプの汚染が考えられます。

浸漬錫仕上げで観察されるはんだ付け欠陥は、通常、次のカテゴリに分類できます。

デウェッティングおよび自己デウェッティングの欠陥に関しては、Sn 酸化物層の均一性と厚さが非常に重要です。

次のセクションでは、汚染が錫表面仕上げのはんだ付け性にどのような影響を与えるかを説明するためにいくつかの例を示します。

銅上の残留物パネルを錫めっき液に浸漬する前に、はんだマスク塗布などの前プロセスの残留物が銅表面に残っている場合、最終仕上げのはんだ付け性に影響を与える可能性があります。 残留物は湿式めっきプロセス中に除去できず、銅と錫の界面に残ります。 最初のリフロー サイクル中に、そのような残留物は IMC の成長とともに錫層表面に移動する可能性があります。 2 回目のリフロー サイクルでは、残留物が酸化スズ層の安定性に影響を及ぼし、亀裂を引き起こす可能性があるため、液体のスズが浸透して層の表面に到達します。 図 1 は、2 回のリフロー サイクル中に残留物がどのように層内を移動し、錫層の表面に到達するかを示す概略図を示しています。

図 1: リフロープロセス中の銅への汚染の潜在的な影響の概略図。