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如何選擇錫膏，表面絕緣阻抗(SIR)、電子遷移(Electromigration)、焊錫性、耐坍塌性、銅腐蝕測試、助焊劑殘留測試。

公司為了無鹵的政策，要求我要驗(yàn)證(Qualify)幾支新的錫膏(Solder paste)，找了一些資料，也問了一些專家，原來錫膏的學(xué)問這么多，原本以為只要單純的把回流焊溫度曲線 (reflow profile)調(diào)好，看看焊錫性(Solderability)好不好就可以了，沒想到事情沒這么簡單。

由于公司用的電子零件越來越小，目前最小用到0402，至于0201還真不敢用，怕用了會(huì)在高濕的環(huán)境下短路，而且公司產(chǎn)品又要求一定得通過高溫高濕的環(huán)測，所以選用的錫膏得特別留意SIR(Surface Insulation resistance, 表面絕緣阻抗)值的表現(xiàn)。

其實(shí)錫膏的好壞真的會(huì)直接影響到電子產(chǎn)品的焊錫性品質(zhì)，因?yàn)楝F(xiàn)在幾乎所有的電子零件都是走SMT(Surface Mount Technology)制程，并透過錫膏來連結(jié)到電路板(PCB)，所以選對一支適合公司產(chǎn)品的錫膏非常重要。

 

要判斷錫膏的好壞除了要看它的焊錫性(Solderability)、耐坍塌性(Slump)之外，下面這些項(xiàng)目是我認(rèn)為一支好的錫膏所必須具備的特性，而且錫膏廠商也應(yīng)該提供的這些測試項(xiàng)目，供客戶參考。當(dāng)然，如果可以選擇一些項(xiàng)目來自己測試，以證明廠商的錫膏真的有如他們所宣稱的那么好就更好了。

SIR (Surface Insulation Resistance) 表面阻抗 

后面會(huì)有篇幅討論。

Electromigration 電子遷移 

【電子遷移】現(xiàn)象為相鄰的兩端存在電位差時(shí)，由金屬導(dǎo)電物質(zhì)(如錫、銀、銅等)以類神經(jīng)叢(dendritic filament)方式從電極的一端向另一端生長 (如下圖)。它生長的介質(zhì)是導(dǎo)體，所以助焊劑如果有輕微的導(dǎo)電能力存在相鄰的兩端時(shí)，就容易產(chǎn)生電子遷移現(xiàn)象，尤其是在高溫高濕的時(shí)候。  

Corrosion test 銅腐蝕測試 

將錫膏印刷于裸銅板經(jīng)回流焊后置于 40°C + 93%RH(濕度) 的環(huán)境中持續(xù) 10 天，然后觀察其腐蝕狀況。(下圖為切片剖面圖，右邊的銅腐蝕比較嚴(yán)重) 

Ionic Contamination 電離子污染

Wetting test 潤濕測試(IPC J-STD-005)  

Solder ball test (IPC J-STD-005)錫球測試 

嚴(yán)格來說錫球有兩種類型，一種是微錫球(micro-solder ball )，另一種是錫珠 (solder bead)。 

典型的微錫球(micro-solder ball)發(fā)生的原因有：

錫膏坍塌于焊墊之外，當(dāng)迴流焊重新熔融錫膏時(shí)，坍塌在焊墊外的錫膏無法回到焊點(diǎn)而形成衛(wèi)星錫球。

助焊劑在迴流焊的過程急速逸并帶出錫膏于焊墊之外，如果錫膏粉末有氧化的話會(huì)更嚴(yán)重。

錫膏耐氧化能力 

如果是小量多樣的產(chǎn)線，生產(chǎn)過程中需要經(jīng)常換線，換線后會(huì)需要確認(rèn)錫膏印刷的品質(zhì)，還有調(diào)機(jī)，錫膏常常在印刷后需要等一段時(shí)間才會(huì)進(jìn)入回焊爐，這時(shí)候錫膏的耐氧化能力就會(huì)變得很重要了。

Slump test (IPC J-STD-005) 坍塌測試 

坍塌測試一般用來檢測錫膏印刷于細(xì)間距零件腳能力(Fine Pitch Printability)， 

0.5mm的間距稱為fine pitch (細(xì)間距)，0.4mm的間距稱為 super fine pitch (超細(xì)間距) 。另外它也可以幫忙檢視錫膏在印刷后及迴流焊前可停留的時(shí)間。 

測試的方法是印刷完后，擺放在25+/-5C的室溫20分鐘后，先檢查坍塌的情況，再加熱到180C停留15分鐘，等到冷卻后檢查一次錫膏坍塌的情形，之后的2個(gè)小時(shí)及4個(gè)小時(shí)再檢查一次并紀(jì)錄，最好可以留照片。  

另外，下面這些是我認(rèn)為在評(píng)估一支新錫膏時(shí)，自己可以做的項(xiàng)目

Solder bead rate (錫珠發(fā)生率)

Solder ball rate (錫球生率)

Solder bridge rate (錫橋生率)

Wetting ability (爬錫能力)

還要考慮的測試性的問題

Flux residuum rate (助焊劑殘留率)及 ICT (In Circuit Tester) fault reject rate (開、短路針床測試誤判率)。 

當(dāng)太多的助焊劑殘留于電路板上的焊墊時(shí)，會(huì)增加 ICT 的誤判率，因?yàn)橹竸?huì)阻擋測試針頭與電路板上測試點(diǎn)的接觸。另外助焊劑殘留于電路板的焊墊與焊墊之間，還可能在高溫高濕下產(chǎn)生電子遷移(Electromigration)的現(xiàn)象并進(jìn)而造成輕微的漏電，久而久之電子產(chǎn)品就會(huì)出現(xiàn)品質(zhì)不穩(wěn)的現(xiàn)象，如果是發(fā)生在電池的線路上就會(huì)造成吃電現(xiàn)象，當(dāng)然這種漏電現(xiàn)象還要視助焊劑的表面組抗(SIR)大小來決定。

           助焊劑殘留太多                      良好的助焊劑殘留