電子輔助材料及焊接質(zhì)量檢測分析技術(shù)主要課程內(nèi)容第一部分：電子輔料檢測分析技術(shù)電子輔助材料的作用及組成電子輔助材料的主要性能指標(biāo)第二部分：焊接質(zhì)量檢測技術(shù)DIP型＆SMT型焊接質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)及常見不良狀況的判別第一部分電子輔料檢測分析技術(shù)第一章概述

1.1電子輔料的定義、范圍

電子工業(yè)所使用的材料種類非常多，但主要包括兩大類：一、電子設(shè)備、儀器儀表以及元器件等所用的主要組成材料，比如：半導(dǎo)體材料、陶瓷材料、傳感器材料等等，這類材料通常叫電子專用材料，通稱電子材料。二、另一大類材料則主要是電子裝配工藝所用的輔助材料，這類材料一般用量差別很大，比如用量特別大的焊料、助焊劑、清洗劑等，也有用量較少的、油墨等。

隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，服務(wù)於電子組裝與加工的電子輔助材料的需求也急劇增長，其中最主要且用量很大的就是助焊劑、焊錫絲、焊錫條以及焊錫膏，這些材料的質(zhì)量好壞與否對電子產(chǎn)品的質(zhì)量與可靠性有著及其重要的影響，

1.2電子輔料與電子產(chǎn)品的質(zhì)量與可靠性這裡我們要討論或?qū)W習(xí)的主要是第二類，即所謂的電子輔助材料，並且主要包括用量大、且對電子產(chǎn)品的質(zhì)量與可靠性影響大的主要的幾種產(chǎn)品：電子焊料、助焊劑、SMT專用錫膏等。

因此，對於電子輔料的性能參數(shù)的了解以及掌握它們的分析檢測技術(shù)就非常關(guān)鍵，本課程主要介紹電子焊料及助焊劑。 在電子輔料的產(chǎn)品檢測與電子產(chǎn)品的失效分析中發(fā)現(xiàn)，許多電子產(chǎn)品的早期組裝失效中，極大部分都是由於這些電子輔料的使用不當(dāng)或輔料本身的質(zhì)量指標(biāo)不符合要求造成的。當(dāng)然還有一部分是產(chǎn)品設(shè)計缺陷、制造流程控制等原因的不足引起的。第二章助焊劑助焊劑是一種促進(jìn)焊接的化學(xué)物質(zhì)，其作用主要是去除待焊接面的氧化物，改善焊料對被焊接面的潤濕，從而形成良好的焊接連接。2.1焊劑的成份組成助焊劑種類繁多，但其成份一般可包括：成膜保護(hù)劑、活化劑、擴(kuò)散劑和溶劑，有的還可以添加緩蝕劑或消光劑，基本的組成情況可參見表1。焊劑去除氧化物的能力主要依靠酸對氧化物的溶解作用，這種作用由活化劑來完成。活化劑通常選用分子量大，並具有一定熱穩(wěn)定性的有機(jī)酸?；钚詣┖吭黾樱梢蕴岣咧感阅?，但腐蝕性也會增強(qiáng)。因此，活化劑含量一般控制在1%~5%，最多不能超過10%。（2）活化劑保護(hù)劑覆蓋在焊接部位，在焊接過程中起到防止氧化作用的物質(zhì)，焊接完成後，能形成一層保護(hù)膜。常用松香作保護(hù)劑。也可添加少量的高分子成膜物質(zhì)，如酚醛樹脂、改性丙烯酸樹脂等，但會造成清洗困難。（1）保護(hù)劑溶劑是活性物質(zhì)的載體，其作用是將松香、活化劑、擴(kuò)散劑等物質(zhì)溶解，配置成液態(tài)焊劑。通常采用乙醇、異丙醇等。（4）溶劑擴(kuò)散劑可以改善焊劑的流動性和潤濕性。其作用是降低焊劑的表面張力，並引導(dǎo)焊料向四周擴(kuò)散，從而形成光滑的焊點。常用甘油（丙三醇）作為擴(kuò)散劑，含量控制在1%以下。（3）擴(kuò)散劑2.3助焊焊劑的的主要要性能能指標(biāo)標(biāo)電子焊焊接使使用的的助焊焊劑的的主要要性能能指標(biāo)標(biāo)有：：外觀觀、物物理穩(wěn)穩(wěn)定性性、密密度、、粘度度、固固體含含量（（不揮揮發(fā)物物含量量）、、可焊焊性（（以擴(kuò)擴(kuò)展率率或潤潤濕力力表示示）、、鹵素素含量量、水水萃取取液電電阻率率、銅銅鏡腐腐蝕性性、銅銅板腐腐蝕性性、表表面絕絕緣電電阻、、酸值值等。。下面面簡要要地對對這些些技術(shù)術(shù)指標(biāo)標(biāo)進(jìn)行行解析析，以以方便便根據(jù)據(jù)這些些指標(biāo)標(biāo)分析析產(chǎn)品品性能能的優(yōu)優(yōu)劣。。（1））外觀：助焊焊劑外外觀首首先必必須均均勻，，液體體焊劑劑還還需透透明，，任何何異物物或分分層的的存在在均會會造成成焊接接缺陷陷；（2））物理理穩(wěn)穩(wěn)定定性性：通通常常要要求求在在一一定定的的溫溫度度環(huán)環(huán)境境（（一一般般5~45°C））下下，，產(chǎn)產(chǎn)品品能能穩(wěn)穩(wěn)定定存存在在，，否否則則在在炎炎熱熱的的夏夏天天或或嚴(yán)嚴(yán)寒寒的的天天氣氣就就不不能能正正常常使使用用；；（3））密度度與與粘粘度度：這這是是工工藝藝選選擇擇與與控控制制參參數(shù)數(shù)，，必必須須有有參參考考的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)，，太太高高的的粘粘度度將將使使該該產(chǎn)產(chǎn)品品使使用用帶帶來來困困難難；；（4））固體體含含量量（不不揮揮發(fā)發(fā)物物含含量量））：：表表示示的的是是焊焊劑劑中中的的非非溶溶劑劑部部分分，，實實際際上上它它與與不不揮揮發(fā)發(fā)物物含含量量意意義義不不同同，，數(shù)數(shù)值值也也有有差差異異，，後後者者是是從從測測試試的的角角度度講講的的，，它它與與焊焊接接後後殘殘留留量量有有一一定定的的對對應(yīng)應(yīng)關(guān)關(guān)係係，，但但並並非非唯唯一一。。（5））可焊焊性性：指指標(biāo)標(biāo)也也非非常常關(guān)關(guān)鍵鍵，，它它表表示示的的是是助助焊焊效效果果，，如如果果以以擴(kuò)擴(kuò)展展率率來來表表示示，，孤孤立立的的講講它它是是越越大大越越好好，，但但腐腐蝕蝕性性也也會會越越來來越越大大，，因因此此為為了了保保證證焊焊後後良良好好的的可可靠靠性性，，擴(kuò)擴(kuò)展展率率一一般般在在80~92%間間。。（6））鹵素素含含量量：將將含含鹵鹵素素（（F、、Cl、、Br、、I））的的活活性性劑劑加加入入助助焊焊劑劑可可以以顯顯著著的的提提高高其其可可焊焊性性，，改改善善焊焊接接效效果果，，但但如如果果含含量量過過多多則則會會帶帶來來一一系系列列的的腐腐蝕蝕問問題題，，例例如如焊焊接接後後鹵鹵素素殘殘留留多多時時會會造造成成焊焊點點發(fā)發(fā)黑黑、、並並循循環(huán)環(huán)腐腐蝕蝕焊焊點點中中的的鉛鉛產(chǎn)產(chǎn)生生白白色色粉粉末末，，因因此此其其含含量量也也是是一一個個非非常常主主要要的的技技術(shù)術(shù)指指標(biāo)標(biāo)。。（8））腐蝕蝕性性：助助焊焊劑劑由由於於其其可可焊焊性性的的要要求求，，必必然然會會給給PCB或或焊焊點點帶帶來來一一定定的的腐腐蝕蝕性性。。主主要要測測試試方方法法有有兩兩種種：：A.銅銅鏡鏡腐腐蝕蝕B.銅銅板板腐腐蝕蝕（9））表面面絕絕緣緣電電阻阻：一一個個最最重重要要的的指指標(biāo)標(biāo)就就是是表表面面絕絕緣緣電電阻阻（（SIR）），，焊焊前前焊焊後後的的SIR均均有有嚴(yán)嚴(yán)格格的的要要求求，，因因為為對對用用其其組組裝裝的的電電子子產(chǎn)產(chǎn)品品的的電電性性能能影影響響極極大大，，嚴(yán)嚴(yán)重重的的可可造造成成信信號號紊紊亂亂，，不不能能正正常常工工作作（7））水萃萃取取液液電電阻阻率率：該該指指標(biāo)標(biāo)反反映映的的是是焊焊劑劑中中的的導(dǎo)導(dǎo)電電離離子子的的含含量量水水平平，，阻阻值值越越小小離離子子含含量量越越多多，，焊焊後後對對電電性性能能的的影影響響越越大大，，影影響響電電阻阻抗抗由於於標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)以以及及測測試試方方法法不不同同，，現(xiàn)現(xiàn)則則以以J-STD-004以以及及JISZ3283-86為為例例，，將將其其詳詳細(xì)細(xì)的的技技術(shù)術(shù)要要求求分分別別列於於表表2~3。選擇擇題題：：1.保保護(hù)護(hù)齊齊在在焊焊接接過過程程中中起起到到防防止止氧氧化化作作用用的的物物質(zhì)質(zhì)，，焊焊接接完完成成后后，，能能形形成成一一層層保保護(hù)護(hù)膜膜，，常常用用（（））作作保保護(hù)護(hù)齊齊。。A.松松香香B.樹樹脂脂C.甘甘油油D.乳乳劑劑2.LOTES現(xiàn)現(xiàn)使使用用助助焊焊齊齊為為LC-100＃＃新新型型低低固固量量免免洗洗助助焊焊齊齊，，接接合合（（SMT））478產(chǎn)產(chǎn)品品結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，你你認(rèn)認(rèn)為為助助焊焊齊齊中中應(yīng)應(yīng)減減少少下下列列那那些些物物質(zhì)質(zhì)含含量量:A.松松香香B.樹樹脂脂C.溴溴離離子子D.乳乳劑劑.第三三章章焊焊料料在焊焊接接時時凡凡是是用用業(yè)業(yè)使使二二種種或或二二種種以以上上金金屬屬連連接接成成為為一一個個整整體體的的金金屬屬或或合合金金被被稱稱為為焊焊料料。。在在電電子子設(shè)設(shè)備備裝裝聯(lián)聯(lián)中中常常用用的的焊焊接接材材料料是是錫錫-鉛鉛系系焊焊料料，，主主要要形形式式為為波波峰峰焊焊使使用用最最多多的的焊焊錫錫條條。。3.1錫錫-鉛鉛系系焊焊料料的的特特性性(1)錫鉛鉛比比：在在合合金金學(xué)學(xué)的的錫錫-鉛鉛系系焊焊料料狀狀態(tài)態(tài)圖圖（（如如圖圖4））中中我我們們可可以以看看出出當(dāng)當(dāng)錫錫含含量量為為61.9%、、鉛鉛含含量量為為38.1%時時為為錫錫鉛鉛合合金金的的共共晶晶點點（（A點點）），，達(dá)達(dá)到到這這樣樣錫錫鉛鉛比比的的共共晶晶合合金金具具有有最最優(yōu)優(yōu)異異的的特特性性，，它它熔熔點點低低、、熔熔融融和和凝凝固固過過程程簡簡單單，，流流動動性性好好，，因因此此非非常常適適合合用用作作焊焊料料，，通通常常稱稱為為共共晶晶焊焊料料。。因為在實實際焊接接中，焊焊料向母母材的擴(kuò)擴(kuò)散屬選選擇性擴(kuò)擴(kuò)散，只只有焊料料成分中中的錫向向母材擴(kuò)擴(kuò)散，而而鉛是不不擴(kuò)散的的，所以以錫的消消耗量大大於鉛的的消耗量量，因此此，選擇擇含錫量量稍高於於共晶點點的Sn63Pb37焊料更更有利於於維持錫錫槽內(nèi)焊焊料的錫錫鉛比接接近共晶晶點.由於錫鉛鉛比處在在共晶點點附近的的焊料的的焊接性性能是最最優(yōu)良的的，所以以在實際際使用中中，一般般采用錫錫含量為為60%~63%，鉛鉛含量為為40%~37%共晶晶焊料，，即牌號號為SN60PB40(錫含含量59%~61%)，SN63PB37(錫含含量63%)的的錫鉛合合金。對於較高高檔的電電子產(chǎn)品品最好選選用含錫錫量為63%的的焊料。。(3)機(jī)械性能能：電子產(chǎn)產(chǎn)品在運運輸和使使用過程程中不可可避免地地要受到到震動沖沖擊應(yīng)力力的作用用，因此此要求焊焊接點必必須具有有一定的的機(jī)械強(qiáng)強(qiáng)度。處處在共晶晶點附近近的錫-鉛焊料料的抗拉拉強(qiáng)度和和剪切強(qiáng)強(qiáng)度為最最高，分分別為5.36kg/mm2和3.47kg/mm2左右，而而且焊接接後會變變得更大大(2)熔點：在合金金學(xué)的錫錫-鉛系系焊料狀狀態(tài)圖中中可看出出，共晶晶焊料的的熔點最最低點為為183°C，隨著著錫-鉛鉛比例的的變化，，熔點逐逐漸升高高。焊料料熔點降降低可減減小對元元器件的的熱沖擊擊並節(jié)約約能源。。(4)表面張力力和粘度度：從焊接接潤濕的的角度出出發(fā)，我我們希望望焊料的的表面張張力和粘粘度都較較小，有有利於焊焊料的浸浸流和滲滲透。但但實際情情況是錫錫的含量量越高，，表面張張力越大大，粘度度越??；；反之，，鉛的含含量越高高，粘度度越大，，表面張張力卻越越小。共共晶焊料料能較好好地兼顧顧這2個個特性，，從而而匹敵得得良好的的潤濕效效果。3.2焊焊料的雜雜質(zhì)含量量在焊接過過程中，，雜質(zhì)對對焊料的的潤濕性性、焊點點機(jī)械強(qiáng)強(qiáng)度和耐耐腐蝕性性都有很很大的影影響，各種雜質(zhì)質(zhì)對錫-鉛焊料料的影響響情況見見下表：：第四章焊焊錫絲絲焊錫絲是是一種線線狀焊料料，一般般線內(nèi)都都帶有樹樹脂芯助助焊劑，，實際上上是助焊焊劑與焊焊料復(fù)合合的一種種特殊的的焊料，，也有不不帶助焊焊劑的。。主要用用在各種種手工焊焊接或自自動焊接接後的補補焊上。。第五章焊焊錫膏膏焊錫膏是是SMT工藝專專用材料料，主要要由焊料料合金粉粉末與膏膏狀助焊焊齊組成成，在SMT工工藝中，，焊錫膏具具有三大大功能：：提供形成成焊接點點的焊料料；提供促進(jìn)進(jìn)潤濕和和清潔表表面的助助焊劑；；在焊料熱熱熔前使使元器件件固定。。焊錫膏性性能指標(biāo)標(biāo)與技術(shù)術(shù)要求（（標(biāo)準(zhǔn)））金屬（粉粉末）百百分含量量合金粉末末粒度形形狀、大大小及分分布粘度錫珠試驗驗濕性試驗驗工作壽命命與粘著著力抗坍塌性性能貯存壽命命選擇題:1.錫鉛鉛焊料的的品質(zhì)特特性，主主要從下下列那幾幾點考驗驗：A.錫鉛鉛比B.熔點C.機(jī)械械性能D.表面面張力和和粘度2.在SMT工工藝中，，焊錫膏膏具有的的三大功功能是?A.提供供形成焊焊接點的的焊料.B.提高高焊接點點機(jī)械強(qiáng)強(qiáng)度.C.提供供促進(jìn)潤潤濕和清清潔表面面的助焊焊齊.D.在焊焊料熱熔熔前將元元器件固固定.第二部分分焊接質(zhì)量量檢測檢檢測技術(shù)術(shù)2.2焊焊接質(zhì)量量標(biāo)準(zhǔn)和和常見故故障的判判別1.焊接接質(zhì)量通通用標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)（對通通孔插裝裝與表面面安裝均均適用））良好焊點點的形貌貌如圖8a、b、c、、d所示示。焊點表面面：光滑滑，色澤澤柔和，，沒有砂砂眼、氣氣孔、毛毛刺等缺缺陷。焊料輪廓廓：印制