Bi、In合金中易混入Pb,根據混合比例不同,而界面引起匯集、剝離等現象。再加上這些低溫系金屬,在熱處理時界面反應快速,,金屬間化合物成長加速。
4-2. 從表面處理混入之元素取出解析,,焊接點的影響度Ni-Au、Pb-Au、Sn100、Sn-Ag、Sn-Cu及表面處理等,無不良影響,但如無適合的表面熱處理、機械性疲勞、劣質化、壽命減少、接合不良......等原因形成,得出對焊材不良信賴的結果。(表-2. 是陳述表面處理與焊材合金組成的界面反應)
(表-2. 表面處理素材與主焊材合金的反應)
表面處理素材 焊材合金 反 應 現 象 Sn系 Cu Bi系 Zn系 Ni Pb Au Sn系 Zn系 Zn系 Zn系 CuSn 因熱而反應快速 因熱而發生焊材中的Zn、Cu反應 Sn-NiCu在焊材界面析出 因熱Ni膜破壞 PdZn Au的厚度過厚AuZn防害焊接 大型基板迴焊對策
5-1. 與Sn-Pb共晶焊材(183℃)比較時的問題要點是,基本上根據溶融溫度與作業溫度的溫度差異,主要以迴焊作業而言。(迴焊時間短,加熱至高溫後焊接面觀察)
為了下降溶融溫度,,必須在主成分上添加溫度低下元素。Bi的多量添加,可使溫度下降,但焊材的脆性會出現,,In添加的多寡與延展性、機械強度都有關係。
Bi與In共存時,無鉛合金的溶融溫度因比例而下降,機械強度與延展性又因Bi的添加所變化。 大型實裝基板,,須下降其作業溫度,須添加大量Bi,但又須保持其信賴性時需要使用添加適量Bi、In的焊材合金。
結論---為了為無鉛合金實用化與技術對策
6-1. 無鉛合金從研究開發到實用階段,多重的製造技術各式各樣的試驗。技術上研究分析,又需與現有的裝置與技術有效配合等......。但是不明確因素尚有很多,以下整理為現階段研究報告。
為了下降溶融溫度,必須在主成分上添加溫度低下元素。Bi的多量添加,可使溫度下降,但焊材的脆性會出現,,In添加的多寡與延展性、機械強度都有關係。
Bi與In共存時,無鉛合金的溶融溫度因比例而下降,機械強度與延展性又因Bi的添加所變化。
大型實裝基板,,須下降其作業溫度,須添加大量Bi,但又須保持其信賴性時需要使用添加適量Bi、In的焊材合金。
6-2. 表-3.為Reflow及DIP用無鉛合金的溫度別,從前的Sn-Pb系的作業溫度區中,選擇可對應的合金組成。
(表-3. 無鉛合金的溶融溫度對應)
溶融溫度(℃) 400 380 350 280 270 260 250 240 230 220 210 200 190 180 170 160 Sn-3Ag-3Cu Sn-3Cu Sn-5Sb-3Cu Sn-5SB Sn-1Cu、Sn-1Ag系 Sn-3.5Ag-0.75系、1~3Bi、In SnAgCu系5~8Bi、In SnZn、SnZnBi系 Reflow用 Pb Free合金種類 DIP用 Sb-2Ag-6Cu Sn-2Ag-4Cu Sn-2Ag-2Cu Sn-0.75Cu Sn-3.5Ag-0.75系 Sn-2Ag-3Bi-0.5Cu SnAg、SnCu系8~15Bi、In Sn-2Ag-15Bi系 SnBi共晶系 Sn-Bi共晶系 6-3. 以上的技術性對策,是依現行技術設備為基礎。本搞所記載的合金組成系統,相信有助於無鉛合金(Pb Free)系統整合。電子部品的實裝技術,,在快速更新急遽發展的過程中,其基本架構的演進比開發更高技術來得更為重要。
6-4. 實行高密度精密焊接技術的實用化,同時不斷提昇信賴性與品質,加上開發更高相關技術,孕育下一世代更有效率、先進的Know-how。
6-5. 這次的R&D報告書,對於性能提昇的更新補足,,希望能對於環境問題及相關連業界有正面幫助,,更能提高技術性的完成度。