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  • 芯片焊接水溶性锡膏清洗剂合明科技分享:芯片失效分析常用方法

    芯片焊接水溶性锡膏清洗剂合明科技分享:芯片失效分析常用方法

    芯片焊接水溶性锡膏清洗剂合明科技分享:芯片失效分析常用方法 一般来说,芯片在研发、生产过程中出现错误是不可避免的,就如房缺补漏一样,哪里出了问题你不仅要解决问题,还要思考为什么会出现问题。随着人们对产品质量和可靠性要求的不断提高,失效分析工作也显得越来越重要,社会的发展就是一个发现问题解决问题的过程,出现问题不可怕,但频繁出现同一类问题是非常可怕的。本文主要探讨的就是如何进行有效的芯片失效分析的解决方案以及常见的分析手段。 一、失效分析 失效分析是一门发展中的新兴学科,近年开始从军工向普通企业普及。它一般根据失效模式和现象,通过分析和验证,模拟重现失效的现象,找出失效的原因,挖掘出失效的机理的活动。失效分析是确定芯片失效机理的必要手段。失效分析为有效的故障诊断提供了必要的信息。失效分析为设计工程师不断改进或者修复芯片的设计,使之与设计规范更加吻合提供必要的反馈信息。失效分析可以评估不同测试向量的有效性,为生产测试提供必要的补充,为验证测试流程优化提供必要的信息基础。 二、 失效分析基本概念 1.进行失效分析往往需要进行电测量并采用先进的物理、冶金及化学的分析手段。2.失效分析的目的是确定失效模式和失效机理,提出纠正措施,防止这种失效模式和失效机理的重复出现。3.失效模式是指观察到的失效现象、失效形式,如开路、短路、参数漂移、功能失效等。4.失效机理是指失效的物理化学过程,如疲劳、腐蚀和过应力等。 三、失效分析的意义 1.失效分析是确定芯片失效机理的必要手段。2.失效分析为有效的故障诊断提供了必要的信息。3.失效分析为设计工程师不断改进或者修复芯片的设计,使之与设计规范更加吻合提供必要的反馈信息。4.失效分析可以评估不同测试向量的有效性,为生产测试提供必要的补充,为验证测试流程优化提供必要的信息基础。四、失效分析主要步骤和内容 芯片开封: 去除IC封胶,同时保持芯片功能的完整无损,保持 die,bond pads,bond wires乃至lead-frame不受损伤,为下一步芯片失效分析实验做准备。 SEM 扫描电镜/EDX成分分析: 包括材料结构分析/缺陷观察、元素组成常规微区分析、精确测量元器件尺寸等等。探针测试:以微探针快捷方便地获取IC内部电信号。镭射切割:以微激光束切断线路或芯片上层特定区域。EMMI侦测:EMMI微光显微镜是一种效率极高的失效分错析工具,提供高灵敏度非破坏性的故障定位方式,可侦测和定位非常微弱的发光(可见光及近红外光),由此捕捉各种元件缺陷或异常所产生的漏电流可见光。OBIRCH应用(镭射光束诱发阻抗值变化测试):OBIRCH常用于芯片内部高阻抗及低阻抗分析,线路漏电路径分析。利用OBIRCH方法,可以有效地对电路中缺陷定位,如线条中的空洞、通孔下的空洞。通孔底部高阻区等,也能有效的检测短路或漏电,是发光显微技术的有力补充。 LG液晶热点侦测:利用液晶感测到IC漏电处分子排列重组,在显微镜下呈现出不同于其它区域的斑状影像,找寻在实际分析中困扰设计人员的漏电区域(超过10mA之故障点)。定点/非定点芯片研磨:移除植于液晶驱动芯片 Pad上的金凸块, 保持Pad完好无损,以利后续分析或rebonding。 X-Ray 无损侦测:检测IC封装中的各种缺陷如层剥离、爆裂、空洞以及打线的完整性,PCB制程中可能存在的缺陷如对齐不良或桥接,开路、短路或不正常连接的缺陷,封装中的锡球完整性。 SAM (SAT)超声波探伤:可对IC封装内部结构进行非破坏性检测, 有效检出因水气或热能所造成的各种破坏如:o晶元面脱层,o锡球、晶元或填胶中的裂缝,o封装材料内部的气孔,o各种孔洞如晶元接合面、锡球、填胶等处的孔洞。文章来源:网络以上一文,仅供参考! 欢迎来电咨询合明科技芯片焊接水溶性锡膏清洗剂、水基型洗板水、回流焊松香水基清洗剂、免洗低松香型助焊剂、免洗无松香型助焊剂、免洗低固量型助焊剂、免洗可洗型助焊剂、无铅环保型助焊剂、摄像头模组COB封装焊接清洗剂、功率电子半导体器件清洗剂、5G产品PCBA焊膏锡膏水基清洗剂、SMT焊后助焊剂锡膏残留清洗剂、PCB组装除助焊剂清洗剂,电路板组装件清洗剂,电子封装水基清洗解决方案,PCB波峰焊清洗剂,治具助焊剂清洗剂,助焊剂清洗剂,PCB治具清洗剂,PCB助焊剂清洗剂,合明科技,SMT电子制程水基清洗全工艺解决方案,汽车用 IGBT芯片封装焊后清洗剂,IGBT芯片清洗剂,IGBT模块焊后锡膏清洗剂,IGBT功率半导体模块清洗,SMT锡膏回流焊后清洗剂,PCBA焊后水基清洗剂,系统封装CQFP器件焊后助焊剂清洗剂、SIP芯片焊后清洗剂、BMS电路板焊后清洗剂,半导体分立器件除助焊剂清洗液、半水基清洗剂、IGBT功率模块焊后锡膏水基清洗剂、PCB组件封装焊后水性环保清洗剂、SMT封装焊后清洗剂、精密电子清洗剂、半导体分立器件清洗剂、SMT焊接助焊剂清洗剂、锡嘴氧化物清洗剂、PCBA清洗剂、芯片封装焊后清洗剂、水性清洗剂、FPC清洗剂、BGA植球后清洗剂、球焊膏清洗剂、FPC电路板水基清洗剂、堆叠组装POP芯片清洗剂、油墨丝印网板水基清洗全工艺解决方案、BMS新能源汽车电池管理系统电路板制程工艺水基清洗解决方案、储能BMS电路板水基清洗剂、PCBA焊后助焊剂清洗剂、组件和基板除助焊剂中性水基清洗剂、功率电子除助焊剂水基清洗剂、功率模块/DCB、引线框架和分立器件除助焊剂水基清洗剂、封装及晶圆清洗水基清洗剂、倒装芯片水基清洗、SIP和CMOS芯片封装焊后清洗剂、SMT钢网、丝网和误印板清洗除锡膏、银浆、红胶,SMT印刷机网板底部擦拭水基清洗剂、焊接夹治具、回流焊冷凝器、过滤网、工具清洗除被焙烤后助焊剂和重油污垢清洗剂,电子组件制程水基清洗全工艺解决方案。

  • 锡膏钢网清洗机合明科技分享:影响锡膏印刷质量的主要因素分析

    锡膏钢网清洗机合明科技分享:影响锡膏印刷质量的主要因素分析

    锡膏钢网清洗机合明科技分享:影响锡膏印刷质量的主要因素分析1.首先是钢网质量:钢网厚度与开口尺寸确定了锡膏的印刷量。锡膏量过多会产生桥接,锡膏量过少会产生锡膏不足或虚焊。钢网开口形状及开孔壁是否光滑也会影响脱模质量。2.其次是锡膏质量:锡膏的粘度、印刷性(滚动性、转移性)、常温下的使用寿命等都会影响印刷质量。3.印刷工艺参数:刮刀速度、压力、刮刀与网板的角度以及锡膏的粘度之间存在的一定制约关系,因此只有正确控制这些参数,才能保证锡膏的印刷质量。4.设备精度方面:在印刷高密度细间距产品时,印刷机的印刷精度和重复印刷精度也会起一定影响。5.环境温度、湿度、以及环境卫生:环境温度过高会降低锡膏的粘度,湿度过大时锡膏会吸收空气中的水分,湿度过小时会加速锡膏中溶剂的挥发,环境中灰尘混入锡膏中会使焊点产生针孔等缺陷。 从以上介绍中可以看出,影响印刷质量的因素非常多,而且印刷锡膏是一种动态工艺。a.锡膏的量随时间而变化,如果不能及时添加锡膏的量,会造成锡膏漏印、锡量少、成型不饱满;b.锡膏的粘度和质量随时间、环境温度、湿度、环境卫生而变化;c.钢网底面的清洁程度及开口内壁的状态不断变化;.因此,建立一套完整的印刷工艺管制文件是非常必要的,选择正确的锡膏、钢网、刮刀,并结合最合适的印刷机参数设定,使整个印刷工艺过程更稳定、可控、标准化。资料来源于网络合明科技谈:锡膏钢网清洗机使用分析与建议1.根据操作人员现场反馈,此钢网清洗机在清洗一段时间后会在清洗完成的钢网表面留下一层白色物质,需要再次用钢网擦拭布才能擦拭干净。2.我们现场打开此钢网清洗机里清洗槽和漂洗槽的后盖如一图所示,漂洗槽的表面有一层白色物质污物。3.先排干净漂洗槽体里的液体后,做模拟钢网清洗试验。验证过程中发现清洗腔体里的清洗液会窜流到漂洗槽,并且相互窜液的现象严重。漂洗液被混液从而导致清洗机工作一段时间后,钢网上残留很多,清洗力也随之下降。4.建议根据清洗的频率,在3-5天内做一次清洗机的保养并更换清洗液和漂洗液,从而减少窜液时间,保证清洗力度。以上一文,仅供参考! 欢迎来电咨询合明科技锡膏钢网清洗机、PCB电路板焊接清洗方案、封装器件清洗工艺方案、电容器焊接环保清洗剂、微波组件助焊剂松香清洗剂、车用IGBT芯片封装水基清洗方案,SMT电子制程水基清洗全工艺解决方案,汽车用 IGBT芯片封装焊后清洗剂,IGBT芯片清洗剂,IGBT模块焊后锡膏清洗剂,IGBT功率半导体模块清洗,SMT锡膏回流焊后清洗剂,PCBA焊后水基清洗剂,系统封装CQFP器件焊后助焊剂清洗剂、SIP芯片焊后清洗剂、BMS电路板焊后清洗剂,半导体分立器件除助焊剂清洗液、半水基清洗剂、IGBT功率模块焊后锡膏水基清洗剂、PCB组件封装焊后水性环保清洗剂、SMT封装焊后清洗剂、精密电子清洗剂、半导体分立器件清洗剂、SMT焊接助焊剂清洗剂、锡嘴氧化物清洗剂、PCBA清洗剂、芯片封装焊后清洗剂、水性清洗剂、FPC清洗剂、BGA植球后清洗剂、球焊膏清洗剂、FPC电路板水基清洗剂、堆叠组装POP芯片清洗剂、油墨丝印网板水基清洗全工艺解决方案、BMS新能源汽车电池管理系统电路板制程工艺水基清洗解决方案、储能BMS电路板水基清洗剂、PCBA焊后助焊剂清洗剂、组件和基板除助焊剂中性水基清洗剂、功率电子除助焊剂水基清洗剂、功率模块/DCB、引线框架和分立器件除助焊剂水基清洗剂、封装及晶圆清洗水基清洗剂、倒装芯片水基清洗、SIP和CMOS芯片封装焊后清洗剂、SMT钢网、丝网和误印板清洗除锡膏、银浆、红胶,SMT印刷机网板底部擦拭水基清洗剂、焊接夹治具、回流焊冷凝器、过滤网、工具清洗除被焙烤后助焊剂和重油污垢清洗剂,电子组件制程水基清洗全工艺解决方案。

  • PCB电路板焊接清洗方案合明科技分享:PCB电路板常见焊接缺陷原因分析

    PCB电路板焊接清洗方案合明科技分享:PCB电路板常见焊接缺陷原因分析

    PCB电路板焊接清洗方案合明科技分享:PCB电路板常见焊接缺陷原因分析电路板常见焊接缺陷有很多种,常见的焊接缺陷有16种。下面就常见的焊接缺陷、外观特点、危害、原因分析进行详细说明。一、虚焊1.外观特点焊锡与元器件引线或与铜箔之间有明显黑色界线,焊锡向界线凹陷。2.危害不能正常工作。3.原因分析1)元器件引线未清洁好,未镀好锡或被氧化;2)印制板未清洁好,喷涂的助焊剂质量不好。二、焊料堆积1.外观特点焊点结构松散、白色、无光泽。2.危害机械强度不足,可能虚焊。3.原因分析1)焊料质量不好;2)焊接温度不够;3)焊锡未凝固时,元器件引线松动。三、焊料过多1.外观特点焊料面呈凸形。2.危害浪费焊料,且可能包藏缺陷。3.原因分析焊锡撤离过迟。四、焊料过少1.外观特点焊接面积小于焊盘的80%,焊料未形成平滑的过渡面。2.危害机械强度不足。3.原因分析1)焊锡流动性差或焊锡撤离过早;2)助焊剂不足;3)焊接时间太短。五、松香焊1.外观特点焊缝中夹有松香渣。2.危害强度不足,导通不良,有可能时通时断。3.原因分析1)焊机过多或已失效;2)焊接时间不足,加热不足;3)表面氧化膜未去除。六、过热1.外观特点焊点发白,无金属光泽,表面较粗糙。2.危害焊盘容易剥落,强度降低。3.原因分析烙铁功率过大,加热时间过长。七、冷焊1.外观特点表面成豆腐渣状颗粒,有时可能有裂纹。2.危害强度低,导电性能不好。3.原因分析焊料未凝固前有抖动。八、浸润不良1.外观特点焊料与焊件交界面接触过大,不平滑。2.危害强度低,不通或时通时断。3.原因分析1)焊件清理不干净;2)助焊剂不足或质量差;3)焊件未充分加热。九、不对称1.外观特点焊锡未流满焊盘。2.危害强度不足。3.原因分析1)焊料流动性不好;2)助焊剂不足或质量差;3)加热不足。十、松动1.外观特点导线或元器件引线可移动。2.危害导通不良或不导通。3.原因分析1)焊锡未凝固前引线移动造成空隙;2)引线未处理好(浸润差或未浸润)。十一、拉尖1.外观特点出现尖端。2.危害外观不佳,容易造成桥接现象。3.原因分析1)助焊剂过少,而加热时间过长;2)烙铁撤离角度不当。十二、桥接1.外观特点相邻导线连接。2.危害电气短路。3.原因分析1)焊锡过多;2)烙铁撤离角度不当。十三、针孔1.外观特点目测或低倍放大器可见有孔。2.危害强度不足,焊点容易腐蚀。3.原因分析引线与焊盘孔的间隙过大。十四、气泡1.外观特点引线根部有喷火式焊料隆起,内部藏有空洞。2.危害暂时导通,但长时间容易引起导通不良。3.原因分析1)引线与焊盘孔间隙大;2)引线浸润不良;3)双面板堵通孔焊接时间长,孔内空气膨胀。十五、铜箔翘起1.外观特点铜箔从印制板上剥离。2.危害印制板已损坏。3.原因分析焊接时间太长,温度过高。十六、剥离1.外观特点焊点从铜箔上剥落(不是铜箔与印制板剥离)。2.危害断路。3.原因分析焊盘上金属镀层不良。来源:21ic电子网合明科技谈:电子制程清洗技术的发展摘 要:本文主要介绍了电子制程涉及的清洗技术的演变及其发展趋势,并将当前采用的清洗技术进行了分类概括,通过对比不同类型的电子清洗技术的优缺点,使得电子清洗技术的发展趋势明了,得出安全环保的水基清洗剂是电子清洗的发展趋势。关键词:电子制程、清洗技术、发展趋势 随着电子行业的迅速发展,电子产品不断地向小型化、高密度、集成化、高可靠性的方向发展。在电子制造的过程中,不可避免的引入了越来越多的污染物。而污染物残留的存在导致的电子失效问题也变得越来越多。为了确保电子制造工艺的顺利进行,保证产品的品质和可靠性,必须在工艺实施的进程中导入清洗制程,其清洗工艺及技术大概经过以下几个阶段的发展。1. 溶剂清洗技术早期应用于电子清洗制程的清洗剂,主要为含氟里昂(CFC-1 13)、1,1,1—三氯乙烷、四氯化碳等物质的溶剂型清洗剂。该类清洗剂具有化学稳定性好、无闪点、不燃不爆、干燥快、溶解力强等优点而具有广泛的适用性。但是ODS类清洗剂对臭氧层具有极强的破坏力,且ODS具有很强的GWP(温室效应潜能值),严重危害人类的生态环境。因此,1987年制定的《蒙特利尔协议书》规定,发达国家从1996年起不再使用ODS类物质,而发展中国家则允许推迟10年执行此规定。中国也已从2010年起,全部停止氯氟烃(即CFC)和哈龙两大类主要ODS(消耗臭氧层物质)的生产和使用。因此,开发氟氯烃类清洗的替代技术,是当前发展电子工业亟待解决的问题。目前电子制程的清洗,用的较多清洗剂仍是溶剂型清洗剂。该类清洗剂大多具有良好的清洗效果,但是存在毒性高、产生温室效应、破坏臭氧层、闪点低,易燃易爆等缺点。如HCFC类溶剂,溶解力强,清洗效果好。但仍属于ODS类的潜在物质,到2020年也要逐渐淘汰。卤代烃类溶剂,对人体毒性大,有致癌作用,很多企业已经禁止使用。而石油类、醇类、醚类和酯类等混合型溶剂清洗剂虽然相对较环保,在某些清洗领域可以作为ODS类溶剂的替代品。但是该类溶剂制作的清洗剂清洗力弱,不能达到类似HCFC的清洗效果,且该类清洗剂闪点低,易燃易爆,存在较大的安全隐患。为了更好地保护员工的身体健康、环境保护地球的生态环境,电子清洗行业正逐渐放弃有毒有害及高VOC的溶剂,改用半水基、水基、无VOC或低VOC含量的溶剂。 2. 半水基清洗技术半水基清洗剂是人们在清洗工艺的实践中,为了保持溶剂清洗优点的同时,又能克服其缺点而研制出的新型清洗剂。通常它是向有机溶剂中加入少量水和表面活性剂形成的。在它的组成中,有机溶剂仍然是主体,所以它基本上保持了有机溶剂原有的性能。半水基清洗剂溶解力高,清洗洁净度高,含有的有机溶剂对有机物有较好的清洗能力,表面活性剂则提供润湿、乳化和冲洗功能。漂洗过程有除去离子成分和水溶性污染物的特长,并且降低了原来易燃溶剂的挥发性和可燃性,与大多数金属和塑料材料相容性好。虽然半水基清洗剂有很多优点,但是使用时仍遇到了许多问题。半水基清洗剂的使用工艺较溶剂清洗剂复杂,需要增加漂洗和烘干工艺。清洗剂和漂洗液中所含的水分,也可能会引起金属材料的生锈腐蚀,且清洗后的废液不能回收利用,且处理困难、处理量大,使用成本高。同时清洗剂中仍含有大量的有机溶剂,仍需考虑有毒溶剂的防护及防燃防爆问题。这些不足,严重限制了半水基技术的应用,使半水基清洗剂未能得到广泛的推广应用。3. 水基清洗技术1987年制定的《蒙特利尔协议书》使得水基清洗剂得到了迅速的发展,甚至成为取代CFC材料的前沿选择。经过几十年的发展,水基清洗剂已是较为成熟的技术,是近年来应用较广泛的一种清洗剂。其主要成分有表面活性剂、乳化剂、渗透剂等,通过润湿、乳化、渗透、分散、增容等作用实现对污染物的清洗。此类清洗剂的相容性好,价格低,操作安全,不燃不爆,清洗及配方自由度大,可针对不同性质污染物调整配方,再配合加热、刷洗、喷淋、超声波清洗等物理清洗手段,对极性及非极性污染物都有较好的清洗效果。水基清洗剂一般分为中性水基清洗剂和碱性水基清洗剂。由于中性水基清洗剂的清洗力仍有欠缺,目前市场上仍以碱性水基清洗剂为主。在使用碱性产品时,要考虑材料的兼容性。且清洗时一般都需要加热超声清洗,干燥时要使用烘干设备,其废水处理也较为困难。水基清洗剂具有的安全环保、清洗范围广、与大多数被清洗物相容性好和价格低等优点,同时基于相关法律政策,许多企业更倾向于采用水基清洗剂。这就要求水基清洗剂向改善清洗效果、改善干燥性能、可循环利用和环境友好等方向发展,以满足电子行业日益增长的需要。4. 免清洗技术由于20世纪90年代早期的免洗焊剂\锡膏的出现,“免洗”一词成为当时最热门的话题。按照现行的标准,免清洗的意思是说电路板的残留物从化学的角度看是安全的,不会对电路板产生任何的影响。通过检测腐蚀、SIR、电迁移等测试手段,可确定免洗组件的安全可靠性。改用免清洗工艺节省了清洗设备、清洗剂等费用,但是使用固含量低的免清洗助焊剂或锡膏,仍会或多或少的留有残留物。“免洗”违背了电子产品向更细间距、更高可靠性、更高密度封装以及低成本的发展趋势。对于自动程度较高、生产规模较大、焊后产品可靠性能指标要求不太高的企业可改用免清洗工艺,而对于可靠性要求高的产品来说,任何污染物或残留物都会对电子产品的安全性可靠性产生影响。所以,免清洗并不意味着不需要清洗,清洗制程反而在电子工艺制程中起着越来越重要的作用。5. 结束语随着电子行业对产品可靠性和安全性的要求越来越高,其对清洗工艺的要求也相应提高。清洗作为电子产品生产制造中的一个工序,显示出了越来越重要的作用。目前我国电子行业对作为最终产品的PCB线路板清洗尚未形成统一的质量清洗规范,由IPC开发、IPC TG Asia 5-31CN技术组翻译的IPC-CN-65B CN《印制板及组件清洗指南》为电子制程的清洗提供了权威的清洗评估依据。在全世界生产企业对环保和安全日益关注的今天,传统高污染、高毒性和易燃易爆的化学清洗剂必将退出历史舞台。以天然环保材料为基础的水基清洗剂,由于具有低毒环保、对人体危害小、不易燃易爆、可以被降解、使用寿命长等特点,必将成为电子制程清洗的最佳选择。 以上一文,仅供参考! 欢迎来电咨询合明科技PCB电路板焊接清洗方案、封装器件清洗工艺方案、电容器焊接环保清洗剂、微波组件助焊剂松香清洗剂、车用IGBT芯片封装水基清洗方案,SMT电子制程水基清洗全工艺解决方案,汽车用 IGBT芯片封装焊后清洗剂,IGBT芯片清洗剂,IGBT模块焊后锡膏清洗剂,IGBT功率半导体模块清洗,SMT锡膏回流焊后清洗剂,PCBA焊后水基清洗剂,系统封装CQFP器件焊后助焊剂清洗剂、SIP芯片焊后清洗剂、BMS电路板焊后清洗剂,半导体分立器件除助焊剂清洗液、半水基清洗剂、IGBT功率模块焊后锡膏水基清洗剂、PCB组件封装焊后水性环保清洗剂、SMT封装焊后清洗剂、精密电子清洗剂、半导体分立器件清洗剂、SMT焊接助焊剂清洗剂、锡嘴氧化物清洗剂、PCBA清洗剂、芯片封装焊后清洗剂、水性清洗剂、FPC清洗剂、BGA植球后清洗剂、球焊膏清洗剂、FPC电路板水基清洗剂、堆叠组装POP芯片清洗剂、油墨丝印网板水基清洗全工艺解决方案、BMS新能源汽车电池管理系统电路板制程工艺水基清洗解决方案、储能BMS电路板水基清洗剂、PCBA焊后助焊剂清洗剂、组件和基板除助焊剂中性水基清洗剂、功率电子除助焊剂水基清洗剂、功率模块/DCB、引线框架和分立器件除助焊剂水基清洗剂、封装及晶圆清洗水基清洗剂、倒装芯片水基清洗、SIP和CMOS芯片封装焊后清洗剂、SMT钢网、丝网和误印板清洗除锡膏、银浆、红胶,SMT印刷机网板底部擦拭水基清洗剂、焊接夹治具、回流焊冷凝器、过滤网、工具清洗除被焙烤后助焊剂和重油污垢清洗剂,电子组件制程水基清洗全工艺解决方案。

  • 印刷电路板清洗工艺合明科技分享:看电子元器件领域的“航母”之印刷电路板发展

    印刷电路板清洗工艺合明科技分享:看电子元器件领域的“航母”之印刷电路板发展

    印刷电路板清洗工艺合明科技分享:看电子元器件领域的“航母”之印刷电路板发展印制电路板,是电子元器件电气连接的提供者。它的发展已有100多年的历史了;它的设计主要是版图设计;采用电路板的主要优点是大大减少布线和装配的差错,提高了自动化水平和生产劳动率。印刷电路板作为重要的电子部件,是电子元器件的支撑体。由于其在电子元器件领域的重要作用,因此被许多人成为“电子航母”。现在,通信产品、计算机和其他几乎全部的电子产品,都使用了印刷电路。印刷电路技术的发展和完善,为改变世界面貌的发明——集成电路的问世,创造了条件。随着科学技术的发展,印刷电路板被广泛应用于军工、通讯、医疗、电力、汽车、工业控制、智能手机、可穿戴等高新技术领域。 印刷电路的发明印刷电路的发明人是奥地利的保·艾斯勒。艾斯勒是一名电气工程师,学习过印刷技术。他在制造电路板时,仿照印刷业中的制版方法先画出电子线路图,再把线路图蚀刻在一层铜箔的绝缘板上,不需要的铜箔部分被蚀刻掉,只留下导通的线路,这样,电子元件就通过铜箔形成的电路连接起来。1936年,艾斯勒用这种方法成功地装配了一台收音机。艾斯勒的发明受到美国军方的重视,于是印刷电路首先被使用在近发引信上。近发引信是第二次世界大战期间美国物理学家范艾伦发明的一种无线电引信,它安装在高射炮弹上,使用时发射无线电波,只要目标进入杀伤范围之内,反射的无线电波就能使炮弹引爆。这种引信要求把许多电子元件紧凑地安装在体积很小的设备里,所以采用了印刷电路。盟军使用的装有近发引信的高射炮弹,给德国飞机以毁灭性的打击,印刷电路从此为世人所知。印刷电路的意义印刷电路的好处是用不着在电路板上一次一次地进行焊接,免去了大量复杂的手工接线操作,而且能达到高精度,使电路板的生产效率、稳定性和利润空间大大提高。印刷业可以将大的图片缩小制版,印刷电路同样也可以把电子线路图缩小制版,从而为集成电路的产生准备了条件。今天,所有的计算机以及所有的电子产品,都使用了印刷电路。印刷电路是把导体图形用印制手段蚀刻或感光在一块绝缘基板上,是使电子元件互相连接的一种电子电路。它已经可以使用自动绘图仪迅速地把导体图形直接描绘在玻璃版上制版,然后印刷出来。印刷电路使电子设备的批量生产变得简单易行,使电子设备性能一致,质量稳定,结构紧凑。如果没有印刷电路工艺,50年代以来的电子设备就不可能取得这样大的进展。线路板从发明至今,其历史60余年。历史表明:没有线路板,没有电子线路,飞行、交通、原子能、计算机、宇航、通信、家电……这一切都无法实现。道理是容易理解的。芯片,IC,集成电路是电子信息工业的粮食,半导体技术体现了一个国家的工业现代化水平,引导电子信息产业的发展。而半导体(集成电路、 IC)的电气互连和装配必须靠线路板。 印刷电路板的种类按照线路板层数可分为单面板、双面板、四层板、六层板以及其他多层线路板。单面板在最基本的PCB上,零件集中在其中一面,导线则集中在另一面上。因为导线只出现在其中一面,所以这种PCB叫作单面板(Single-sided)。因为单面板在设计线路上有许多严格的限制(因为只有一面,布线间不能交叉而必须绕独自的路径),所以只有早期的电路才使用这类的板子。 双面板这种电路板的两面都有布线,不过要用上两面的导线,必须要在两面间有适当的电路连接才行。这种电路间的“桥梁”叫做导孔(via)。导孔是在PCB上,充满或涂上金属的小洞,它可以与两面的导线相连接。因为双面板的面积比单面板大了一倍,双面板解决了单面板中因为布线交错的难点(可以通过导孔通到另一面),它更适合用在比单面板更复杂的电路上。 多层板 为了增加可以布线的面积,多层板用上了更多单或双面的布线板。用一块双面作内层、二块单面作外层或二块双面作内层、二块单面作外层的印刷线路板,通过定位系统及绝缘粘结材料交替在一起且导电图形按设计要求进行互连的印刷线路板就成为四层、六层印刷电路板了,也称为多层印刷线路板。板子的层数并不代表有几层独立的布线层,在特殊情况下会加入空层来控制板厚,通常层数都是偶数,并且包含最外侧的两层。大部分的主机板都是4到8层的结构,不过技术上理论可以做到近100层的PCB板。大型的超级计算机大多使用相当多层的主机板,不过因为这类计算机已经可以用许多普通计算机的集群代替,超多层板已经渐渐不被使用了。因为PCB中的各层都紧密的结合,一般不太容易看出实际数目,不过如果仔细观察主机板,还是可以看出来。多层板所用的元件多为贴片式元件,其特点是:1、与集成电路配合使用,可使整机小型化,减少整机重量;2、提高了布线密度,缩小了元器件的间距,缩短了信号的传输路径;3、减少了元器件焊接点,降低了故障率,4、增设了屏蔽层,电路的信号失真减少;5、引入了接地散热层,可减少局部过热现象,提高整机工作的可靠性印刷电路板的制作工艺过程印刷电路板的制作非常复杂, 这里以四层印制板为例感受PCB是如何制造出来的。层压这里需要一个新的原料叫做半固化片,是芯板与芯板(PCB层数>4),以及芯板与外层铜箔之间的粘合剂,同时也起到绝缘的作用。 下层的铜箔和两层半固化片已经提前通过对位孔和下层的铁板固定好位置,然后将制作好的芯板也放入对位孔中,最后依次将两层半固化片、一层铜箔和一层承压的铝板覆盖到芯板上。将被铁板夹住的PCB板子们放置到支架上,然后送入真空热压机中进行层压。真空热压机里的高温可以融化半固化片里的环氧树脂,在压力下将芯板们和铜箔们固定在一起。层压完成后,卸掉压制PCB的上层铁板。然后将承压的铝板拿走,铝板还起到了隔离不同PCB以及保证PCB外层铜箔光滑的责任。这时拿出来的PCB的两面都会被一层光滑的铜箔所覆盖。钻孔要将PCB里4层毫不接触的铜箔连接在一起,首先要钻出上下贯通的穿孔来打通PCB,然后把孔壁金属化来导电。用X射线钻孔机机器对内层的芯板进行定位,机器会自动找到并且定位芯板上的孔位,然后给PCB打上定位孔,确保接下来钻孔时是从孔位的正中央穿过。将一层铝板放在打孔机机床上,然后将PCB放在上面。为了提高效率,根据PCB的层数会将1~3个相同的PCB板叠在一起进行穿孔。最后在最上面的PCB上盖上一层铝板,上下两层的铝板是为了当钻头钻进和钻出的时候,不会撕裂PCB上的铜箔。在之前的层压工序中,融化的环氧树脂被挤压到了PCB外面,所以需要进行切除。靠模铣床根据PCB正确的XY坐标对其外围进行切割。孔壁的铜化学沉淀由于几乎所有PCB设计都是用穿孔来进行连接的不同层的线路,一个好的连接需要25微米的铜膜在孔壁上。这种厚度的铜膜需要通过电镀来实现,但是孔壁是由不导电的环氧树脂和玻璃纤维板组成。所以第一步就是先在孔壁上堆积一层导电物质,通过化学沉积的方式在整个PCB表面,也包括孔壁上形成1微米的铜膜。整个过程比如化学处理和清洗等都是由机器控制的。固定PCB清洗PCB运送PCB外层PCB布局转移外层PCB布局转移接下来会将外层的PCB布局转移到铜箔上,过程和之前的内层芯板PCB布局转移原理差不多,都是利用影印的胶片和感光膜将PCB布局转移到铜箔上,唯一的不同是将会采用正片做板。内层PCB布局转移采用的是减成法,采用的是负片做板。PCB上被固化感光膜覆盖的为线路,清洗掉没固化的感光膜,露出的铜箔被蚀刻后,PCB布局线路被固化的感光膜保护而留下。外层PCB布局转移采用的是正常法,采用正片做板。PCB上被固化的感光膜覆盖的为非线路区。清洗掉没固化的感光膜后进行电镀。有膜处无法电镀,而没有膜处,先镀上铜后镀上锡。退膜后进行碱性蚀刻,最后再退锡。线路图形因为被锡的保护而留在板上。将PCB用夹子夹住,将铜电镀上去。之前提到,为了保证孔位有足够好的导电性,孔壁上电镀的铜膜必须要有25微米的厚度,所以整套系统将会由电脑自动控制,保证其精确性。外层PCB蚀刻接下来由一条完整的自动化流水线完成蚀刻的工序。首先将PCB板上被固化的感光膜清洗掉。然后用强碱清洗掉被其覆盖的不需要的铜箔。再用退锡液将PCB布局铜箔上的锡镀层退除。清洗干净后4层PCB布局就完成了。来源:传感器技术合明科技:浅识电子组装污染物 摘 要:电子组装污染物是伴随着电子组装技术和工艺永远存在,并对电子产品的稳定性、可靠性及提高使用寿命有直接的影响。针对电子组装污染物的主要来源、分类及危害作了详细的阐述,希望以此为电子组装污染物的减少或去除提供依据。 关键词: 电子组装、污染物、焊接残留物、污染物危害 当今电子产品的发展和应用越来越广泛,几乎涉及到人类所有的现代生活。特别是电子产品的微型化、功能化和智能化等发展给人类生活带来了更多便利和舒适,对人们的生活产生了深远的影响。但电子产品从元器件、组件生产到整机的制造组装等过程都会存在被污染或产生污染。污染物在潮湿或存在电位差的条件下,将会引起化学腐蚀或电化学腐蚀出现漏电流或离子迁移;在高温、高强电流条件下会出现电迁移,这些对电子产品的性能、稳定性及寿命产生影响。1.电子组装污染物主要来源1.1元器件及附件上的污染 元器件及附件上的污染物主要是固体颗粒、表面层氧化物膜和指印的污染物。固体颗粒物是注塑后去毛刺磨料物质和环境固体污染物;表面氧化物膜的形成是由元器件存放的环境恶劣、长时间存放和包装塑材经静电荷的吸附沉积;而指印主要是在操作或检验时元器件接触到的手指油污、水、灰尘粉尘及汗液等手的防护用品。1.2组装时产生的污染 电子组装时常采用粘合剂将元器件粘附在基板上,粘合剂可能会溢胶或存在空洞夹裹助焊剂和其它污染物。组装有时会对不需要焊接的部位用胶带或润滑油脂类等保护掩膜操作,经高温焊接过程中胶带粘接剂或油脂会变成顽固的的污染物并且可能吸附环境灰尘形成新的污染物。1.3焊接过程中的污染 焊接过程产生的微小焊料球、锡珠、焊料槽的浮渣、焊料的金属夹杂及运行链条中油脂和油等污染物。高温焊接时助焊剂的活性剂与焊接金属表面氧化层发生反应生成有机盐成为污染物。1.4助焊材料的污染 助焊材料中的有机酸或无机酸及盐等经高温后会变成有腐蚀性的离子污染物。松香类助焊剂在经高温后松香成分可能会发生高温分解或氧化反应而形成热改性污染物残留。1.5作业环境的污染 作业现场的尘埃、水及挥发溶剂的蒸气、大气烟雾、微小颗粒有机物、角质及静电引起的带电粒子等。2.电子组装污染物种类 电子组装污染物分类方式较多如无机污染物、有机污染物,极性污染物、非极性污染物,离子污染物、非离子污染物。但在实际应用和交流中主要是以极性污染物和非极性污染物来区分。2.1 极性污染物 极性污染物也称离子污染物,主要来自PCB蚀刻残留盐类和电镀残留盐类、焊接残留盐、助焊材料的活化剂及残留、助焊材料的(离子)表面活性剂等及残留、指印汗液盐及环境可溶性尘埃等。2.2非极性污染物 非极性污染物多为非离子污染物,包括天然树脂、合成树脂、焊接油或油脂、金属氧化物、粘接剂残留、指纹油防护用品油或油脂等。2.3 微粒状污染物 机械加工时的金属和塑料杂质、松香微粒和玻璃纤维、焊料槽浮渣、微小焊料球锡珠及灰尘等。3.电子组装污染物的危害 因为元器件的微型化、间距密集和导线间的电磁场力的存在,电子组装的可靠性越来越受到关注。因电子组装产生的污染物对电子设备危害的潜在风险也同时得到了足够的关注和需要避免。 在电子组装过程主要是极性(离子)污染物的危害。极性污染物易吸收同样是极性分子的水份形成酸性的局部环境,从而会电离出电荷的正、负离子,导致元器件腐蚀,表面绝缘电阻下降。在电位差的作用下,污染物中的带电的金属离子会发生电化学迁移、电迁移等。 电化学迁移失效机理有三要素1.离子残留2.电位差3.潮气,是带电离子在电磁场影响下通过助焊剂残残留、桥接导体等发现的迁移。电化学迁移会引起枝状晶体生长,枝状晶体生长时表面绝缘电阻降低,当枝晶生长严重时将出现漏电流或电气短路。 电迁移发生的三要素1.高强电流2.移动的金属原子3.高温,在电场影响下电子迁移造成金属离子在金属导体中移动的现象。电子的运动从阴极流向阳极,当电子的动量被转移到附近活跃的离子时,中断或间隙就在导体中形成,阻止了电流流过甚至形成开路失效。当在有限空间互联数量增加时,极性污染物能使导体桥接,导体桥接有利于离子的持续运动,通电或加温都导致电迁移加速。电子元器件的微型化,将导致电迁移的风险增加。 非极性(非离子)污染物分子没有偏心电子分布,在潮湿的环境不会电离出带电离子,因此不会出现化学腐蚀或电气故障。但会导致可焊性下降,影响焊接点外观及可检测性。焊接时部分树脂会在焊接温度下发生高温分解、氧化作用或不可预的聚合反应,形成改性的非离子污染物残留,这些残留即使在清洗后也不易脱离,留下白色或棕褐色残留物。白色残留物有趋向于吸湿性和导电性,在潮湿的环境下,敏感电路上会潜在的造成电流泄漏和杂散电压失效A。如果助焊材料的活性物质还存在于白色残留物中,在湿气环境下会发生电离,导至电化学迁移B。 当非极性污染物通过尘埃吸附了极性污染物,具有了极性污染物的特性也将导致电化学迁移或电气故障,如粘接剂残留、手指印油和油脂。同时油和油脂会导致可焊性下降。 微粒状污染物主要是导致焊点牢固性、焊接质量的下降,增加焊接时出现拉尖或桥接等风险,同时微小焊料球锡珠可能会导致导体间电气短路。4.结语  电子组装过程的污染物是伴随着电子组装技术和工艺永远存在,它的种类和来源可能会随着工艺的进步有所改变,但其危害必然会随着电子产品的微型化、功能化、智能化更加复杂和危害大。因此深入了解电子组装过程污染物的来源、种类及危害为最终污染物的减少、去除寻找合适的清洗方法,提高电子产品的可靠性、稳定性和产品的使用寿命具有积极的价值。 以上一文,仅供参考! 欢迎来电咨询合明科技封装器件清洗工艺方案、电容器焊接环保清洗剂、微波组件助焊剂松香清洗剂、车用IGBT芯片封装水基清洗方案,SMT电子制程水基清洗全工艺解决方案,汽车用 IGBT芯片封装焊后清洗剂,IGBT芯片清洗剂,IGBT模块焊后锡膏清洗剂,IGBT功率半导体模块清洗,SMT锡膏回流焊后清洗剂,PCBA焊后水基清洗剂,系统封装CQFP器件焊后助焊剂清洗剂、SIP芯片焊后清洗剂、BMS电路板焊后清洗剂,半导体分立器件除助焊剂清洗液、半水基清洗剂、IGBT功率模块焊后锡膏水基清洗剂、PCB组件封装焊后水性环保清洗剂、SMT封装焊后清洗剂、精密电子清洗剂、半导体分立器件清洗剂、SMT焊接助焊剂清洗剂、锡嘴氧化物清洗剂、PCBA清洗剂、芯片封装焊后清洗剂、水性清洗剂、FPC清洗剂、BGA植球后清洗剂、球焊膏清洗剂、FPC电路板水基清洗剂、堆叠组装POP芯片清洗剂、油墨丝印网板水基清洗全工艺解决方案、BMS新能源汽车电池管理系统电路板制程工艺水基清洗解决方案、储能BMS电路板水基清洗剂、PCBA焊后助焊剂清洗剂、组件和基板除助焊剂中性水基清洗剂、功率电子除助焊剂水基清洗剂、功率模块/DCB、引线框架和分立器件除助焊剂水基清洗剂、封装及晶圆清洗水基清洗剂、倒装芯片水基清洗、SIP和CMOS芯片封装焊后清洗剂、SMT钢网、丝网和误印板清洗除锡膏、银浆、红胶,SMT印刷机网板底部擦拭水基清洗剂、焊接夹治具、回流焊冷凝器、过滤网、工具清洗除被焙烤后助焊剂和重油污垢清洗剂,电子组件制程水基清洗全工艺解决方案。

  • 封装器件清洗工艺方案合明科技分享:宇航产品CCGA封装器件高可靠组装工艺研究及进展

    封装器件清洗工艺方案合明科技分享:宇航产品CCGA封装器件高可靠组装工艺研究及进展

    封装器件清洗工艺方案合明科技分享:宇航产品CCGA封装器件高可靠组装工艺研究及进展摘要:陶瓷柱栅阵列封装器件(CCGA)由于其诸多的技术优势,在高可靠性产品中大量被选用。本文以XQR2V3000-CG717(铅柱为Pb80/Sn20)为例开展了高可靠性组装工艺研究工作,详细论述了组装工艺及环境应力试验过程并开展了可靠性分析,从最终的试验结果看,CCGA器件焊接后,焊料与PCB焊盘及焊柱间润湿良好;焊料与焊盘间形成的合金层均匀连续,厚度在0.5μm-3.0μm之间,均匀处约在1μm左右,从形貌上看,基本以Cu6Sn5的典型扇贝状形貌呈现,均未见明显的Cu3Sn形成;说明焊接工艺(温度、时间)较为适宜,CCGA器件焊接工艺良好、稳定。 关键词:柱栅阵列;CCGA;金属间化合物;焊接;工艺Research and development of high reliability assembly technology for aerospace products CCGA packaged devices Wang Yu-long Wang Wei Shi Bao-song Zhang Yan-peng Zhang Wei(Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of sciences, Changchun 130033, China)Abstract:Ceramic column gate array packaging device (CCGA) is widely used in high reliability products due to its many technical advantages. In this paper,XQR2V3000-CG717 (lead column is Pb80/Sn20) is taken as an example to carry out the research work of high reliable assembly process. The assembly process and environmental stress test process are discussed in detail and the reliability analysis is carried out. The alloy layer formed between the solder and the welding disc is uniform and continuous, the thickness is between 0.5 micron and 3.0 micron, and the uniform place is about 1 micron. From the appearance, the basic scallop morphology of Cu6Sn5, no obvious Cu3Sn formation,indicating that the welding process (temperature,time) is relatively appropriate,the welding process of CCGA device is good and stable.Key words:column gate array;CCGA;IMC;welding;process1 概述CCGA是陶瓷柱栅阵列封装的简称,如图1所示,是在CBGA封装技术的基础上发展而来的,与传统的BGA封装器件相比,CCGA封装器件具有良好热匹配性、抗振、抗冲击性能、耐高温、高可靠、易清洗等优点,由于使用柱栅取代了球栅,大大缓解了陶瓷载体与环氧玻璃布印制板之间由于热膨胀不匹配而带来的热疲劳问题[1];与此同时,众多的I/O数解决了多逻辑、大量数据的微处理需求[2],因此该类封装器件在高可靠性产品中被大量选用。图1 CCGA封装示意图 图2 CCGA引脚端面氧化 图3 歪斜焊柱与PCB焊盘对位偏差虽然CCGA封装器件具有诸多的应用技术优势,但是在实际工程应用中也存在很多工艺性问题,需要引起我们的足够重视。首先是铅柱底面的氧化问题,由于器件从制造到工程应用跨越的周期比较长,尤其近年来国外的产品(例如XILINX的CG717)供应链的问题,导致器件进入工程应用的周期较长,这也是造成器件管脚氧化的重要原因,图2是某产品CCGA器件未进行工艺处理前的焊柱端面氧化的图片;其次,焊柱端面的共面性问题也是影响焊接可靠性的重要因素之一,GSFC-STD-6001规定,引脚的共面度应优于0.15 mm,若共面度不好,将造成局部铅柱端面焊料不足,不能形成360°焊料环绕;第三,在实际组装过程中发现,来料的CCGA铅柱存在歪斜的物理缺陷,图3是个别焊柱歪斜造成焊接后焊柱与焊盘对位偏差较大的X-RAY图片,这种缺陷若不进行相应的工艺处理,将严重影响产品的可靠性。本文针对上述问题,以实际工程应用较多的XILINX公司XQR2V3000-CG717为例开展了高可靠性组装工艺研究,并寄希望于给工艺实施提供一定的技术指导。2 CCGA封装器件结构特点CCGA封装又称圆柱焊料载体,是CBGA技术的扩展,CBGA是陶瓷球栅阵列的简称,图4是CBGA焊端及焊接前后对比图,其焊球为高铅焊料,焊接过程焊料不熔化,在封装基体以及PCB焊端均使用焊料填充[4]。图4 CBGA焊接 前后对比而CCGA封装采用焊柱代替焊料球作为互联基材,是当器件面积大于32 mm2时的CBGA的替代品,如图5所示,顶部为陶瓷基板封装组合体,内置功能芯片(多为倒装形式),其顶部封装有热沉导热盖板;封装体底部为高铅焊柱阵列,焊接过程焊柱不熔化。图5 CCGA器件封装结构及组装示意图这种封装体结构,缓解了封装体陶瓷基板(6.5 ppm~7 ppm)与PCB(17 ppm~21 ppm)之间的热匹配问题,图6是TOPLINE公司针对BGA封装与CCGA封装进行了热匹配试验示意图,从图中可以看出,相比之下,高铅焊柱能够在一定程度上吸收热试验过程中产生的残余应力,确保端接处焊点的可靠性。图6 BGA封装与CCGA封装热匹配试验示意图常见的CCGA焊柱阵列有90Pb10Sn和80Pb20Sn两种,从目前市场应用情况看,进入中国市场的CCGA器件,以80Pb20Sn焊料居多,两种焊柱均为高铅焊柱,焊接过程焊料不熔化。图7是两种焊柱结构示意图,其中90Pb10Sn为铸型柱结构,最早为IBM公司产品而开发的;80Pb20Sn带有铜缠带,表面有63Pb37Sn焊料层,铜缠带的加入会使焊柱在保证一定的强度的同时会具有一定的韧性。图7 90Pb10Sn和80Pb20Sn焊料柱结构图CCGA焊柱还有一种叫微弹簧结构的封装形式,见图8。这种微弹簧焊柱结构最早是NASA开发的。资料显示,微弹簧焊柱能够承受最大50000g的机械冲击,这种带有微弹簧焊柱的CCGA封装器件目前在国内很少遇到。图8 CCGA微弹簧焊柱阵列封装3 组装可靠性试验验证3.1 试验方案设计选用XQR2V3000-CG717M器件作为试验样品,样品数量3片,试验项目包括:温度循环、随机振动、机械冲击,其中1#~3#进行温度循环试验,取1#样品进行金相切片/SEM分析;2#~3#进行随机振动试验,取2#样品进行金相切片/SEM分析;3#样品进行机械冲击试验,然后进行金相切片/SEM分析。器件外观结构及尺寸件图9。图9 XQR2V3000-CG717M器件结构尺寸图3.2 试验条件温度循环按照IPC-9701-TC5的有关要求,对试验样品进行温度循环试验,试验条件如下:-55℃~+100℃,高低温各停留10min,温变速率不小于10℃/min,试验周期为200个循环。随机振动、机械冲击按照表1和表2执行。表1 随机振动试验条件表2 机械冲击试验条件3.3 PCB设计根据所选CCGA器件(CG717)所用高铅柱的尺寸和间距,PCB焊盘直径设计为0.8 mm,板厚为2 mm,阻焊开窗0.9 mm,共计10层,PCB外围尺寸为240 mm×160 mm;PCB带有菊花链路,每个CCGA封装共设计6个通路,任意一个通路上的适当位置均以线路条的方式向外与测试孔相连,以判定故障通路的具体失效位置。当各个菊花链路通路的电阻值超出常态下电阻值的20%时,即可判定菊花链路失效。如图10所示。图10菊花链路设计实物图 3.4 组装及焊接3.4.1 铅柱阵列整形及预氧化处理如前文所述,Pb80/Sn20铅柱在周转某环节中容易发生歪斜,若歪斜角度达到一定的限度,影响铅柱与焊盘的对位,造成铅柱相对于焊盘的偏移,严重情况下,焊接后焊柱周边焊料填充不足,进而影响可靠性。与BGA球栅阵列不同的是,柱栅阵列焊料的自对中效应有限,必须进行铅柱矫正处理来保证焊接过程中CCGA高铅柱的准直性。GSFC-STD-6001对铅柱植柱后的质量进行了界定,其中就有关于铅柱歪斜允许角度的定义,具体为:(1)在焊柱周边至少有75%的焊料覆盖,并形成良好的润湿角;(2)单个铅柱相对于其他铅柱歪斜度不应超过5°;(3)整排铅柱歪斜角度不应超过10°[3]。使用专用工装对CCGA铅柱进行整形处理,图11整形工装示意图,整形分两步进行,第一步是粗校,第二步是精校。整形的基本原理是使高铅柱沿锥形导引孔运动至直径与高铅柱直径相近的孔内完成校形。粗校可使歪斜较为严重的高铅柱恢复到一定范围内,精校过程可在粗校的基础上进一步保证高铅柱的倾斜处在标准规定的范围之内。图11 高铅柱校形工装示意图高铅柱在空气中极易发生氧化,造成可焊性差、虚焊等可靠性隐患,因此在CCGA回流焊接前需对高铅柱进行去氧化处理,达到氧化层去除和共面度优化的目的。使用精校工装保证高铅柱在打磨过程中不会发生二次歪斜,将金相砂纸置于玻璃表面,将露出端部的高铅柱在砂纸表面打磨,直至露出新鲜的表面。打磨过程中用去离子水进行冷却,防止高铅柱摩擦过热发生组织形态转变或二次氧化,去离子水还可保证所有高铅柱处于同一电势。去氧化处理后,使用无水乙醇对高铅柱进行清洗,去除高铅柱表面残留的多余物。清洗烘干处理后,使用放大镜对高铅柱进行逐根检查,检查内容包括:平整度、是否歪斜、氧化情况及是否存在变形等。图12是去氧化处理前后对比图,可以看出,经过去氧化处理后,CCGA焊柱端面工艺性良好。图12 焊柱端面打磨前后图示 3.4.2 CCGA器件回流焊接焊接前PCB进行烘干处理,烘干温度120℃±5℃,烘干时间8h;焊膏选用NC-SMQ921锡铅共晶焊膏,回温时间不少于8h,搅拌时间180s±1s;锡膏涂布厚度为0.18mm。因CCGA的热容量较大,回流曲线应结合焊膏供应商推荐的曲线(见图13)以及项目的自身特点进行曲线参数的设定。图13 铟泰NC-SMQ92J型焊膏特性曲线回流曲线采用RSS方式,主要目的是为了让PCB表面所有大面积地覆铜与小面积铜箔的焊盘以及CCGA器件在进入回流区域前保持相同的温度,以获得回流时的最佳焊接效果。在进行回流前,先完成PCB组件的测温,测温过程中热电偶分布如图14所示。热电偶3用于监测PCB表面的温度,热电偶2用于测试CCGA芯片上表面的温度,热电偶1安放在芯片底部中央,可较为真实的反映元器件底部中央的温度分布。实际测温和回流过程中均使用氮气进行保护,在综合考虑温度设置和链速的前提下,最终测温结果见图15。预热阶段结束温度必须低于焊料熔点温度(183℃),在110℃左右,预热区一般占整个加热通道长度的25-33%,升温速率在0.5~2.5℃/s;活化区一般占加热通道的33-50%,普遍的活性温度范围是120-150℃,升温速率在0.5~0.6℃/s;回流区的作用是将PCB装配的温度从活性温度提高到所推荐的峰值温度,有铅焊接典型的峰值温度范围是205-230℃,时间约为30-90s。在回流区内,液态钎料内部的原子与元器件引脚和PCB焊盘之间进行反应并生成适当厚度的IMC层,保证结合强度及电气连接。图15 基板测温结果3.4 试验结果及分析3.4.1 可视焊点常规检验使用带有斜视功能的检测系统对完成焊接的CCGA周边外围焊柱焊接情况进行检查,图16是Pb80/Sn20高铅柱焊接后的光学检查照片,从图中可以看出,焊锡对铜带缠绕的Pb80/Sn20高铅柱沿圆周方向100%环绕,满足检测标准要求,且焊锡在高铅柱表面润湿良好、焊料适中;可视范围内未发现高铅柱弯曲,全部高铅柱未发生倾斜且全部位于焊盘中央,这得益于贴装前的校形处理;焊锡在高铅柱表面爬锡良好。图16 CCGA焊接后焊点光学系统检查图片 3.4.2 隐藏焊点X-RAY检查图17所示为试验样品的X-RAY图片,由俯视图可知,回流焊接后的正式样片的各焊点之间无桥连、锡球等缺陷。倾斜一定角度后进行透射观察,焊锡在高铅柱周围均形成良好润湿,样片的印制电路板一侧焊点可观察少量空洞的存在,但空洞总面积均小于焊点阴影面积的25%,即气泡率满足标准要求。图17 CCGA焊柱X-RAY下成像图片3.4.3 金相切片及SEM对环境应力试验后的CCGA器件按照图18所示进行金相切片,单个CCGA器件形成三个剖切面,每个切片随机选取左、中、右三点进行金相分析和SEM检测。 图18 CCGA剖切示意图在CCGA器件左、中、右位置随机选取铅柱进行分析,图19、图20分别是1#样品温度循环后金相和SEM照片;图21、图22分别是2#样品温度循环&随机振动后金相和SEM照片;图23、图24分别是3#样品温度循环&随机振动&机械冲击金相和SEM照片。可以看出,CCGA焊接后,焊锡与印制板焊盘和高铅柱形成了良好的结合,焊锡内部颜色较深的区域是锡铅共晶组织,颜色较深且呈棒状分布的是由相偏析造成的富铅相,局部还可以观察到由于经历形核和长大过程中元素含量交替变化而形成的层片结构。在熔融的共晶焊料内,铅柱内的Pb会在浓度梯度作用下向焊料内扩散,相反焊料内的Sn也会在相同的作用下向高铅柱方向扩散,因此在高铅柱与焊料之间形成介于两者之间的过渡层。与Pb90/Sn10高铅柱相比,铜带缠绕的Pb80/Sn20高铅柱的微观组织是由含铅量较高的先共晶α(颜色较深)相和共晶组织(α+β)(颜色较浅)两种相均匀的构成。有研究报道称微观组织分布均匀一致的焊点可以具有相对较长的疲劳寿命,具有更高的可靠性。由于铜带表面已进行镀锡铅处理,因此在回流过程中,会减少焊料内Sn的消耗量,并且铜带将高铅柱和焊料进行部分物理隔离,从而在铜带附近的钎料内生成的富铅相较少。SEM图片中,焊料与铜焊盘之间均形成连续且呈扇贝状的Cu6Sn5金属间化合物层,未见明显的Cu3Sn存在。IMC层均匀处的厚度介于0.93 μm~1.90 μm之间,较厚处最大值为2.87 μm。较薄处介于0.54 μm~1.27 μm之间。有资料研究表明:焊点的机械强度与金属间结合层厚度有关,当IMC层在0.5 μm~4 μm之间时是可以接受的。若IMC层大于4μm,则由于金属间化合物太厚导致连接处失去弹性,表现为一定的脆性;若IMC层小于0.5μm,则金属间化合物太薄而导致没有一定的机械强度,从本项目IMC测试结果看,金属间化合物的厚度均在0.5微米~4μm之间。从温度循环、随机振动、机械冲击过程中,IMC层厚度均无明显变化,见表3。需要指出的是,若要获得理想的界面组织,涉及到的条件很多,这其中包括:焊料成分与母材的互溶度;焊接温度和时间;液态焊料与母材表面的清洁度;焊端的氧化与污染情况;表面活性物质(助焊剂)的影响以及环境气氛等因素[5]。在上述条件中,当其他条件都一定的情况下,影响金属间化合物厚度以及金属间化合物成分和比例的主要因素是焊接温度和时间,温度过高、时间过长化合物层增厚,因此正确设置焊接温度曲线就显得尤为重要。表3 IMC层厚度测量统计截面1 截面2 截面3图19 1#样品温循后金相图片图20 1#样品温循后SEM图片图21 2#样品温度循环&随机振动后金相图片图22 2#样品温度循环&随机振动后SEM图片图23 3#样品温度循环&随机振动&机械冲击后金相图片图24 3#样品温度循环&随机振动&机械冲击后SEM图片在试验过程中,也发现了部分焊点存在局部轻微裂纹存在,如图24所示。这些轻微裂纹均出现在铜缠带与焊料的结合处(焊料与焊盘之间未发现裂纹),裂纹没有向内部萌生的迹象,初步分析认为:Pb80/Sn20铅柱外面的铜缠带局部可焊性不好(可能是来料时,铜缠带端面位置已氧化),虽然在焊接前采取了一定的工艺手段进行了高铅柱端面的去氧化处理,但对于侧向的铜缠带的氧化层的去除具有一定的工艺局限性,目前行业上比较常用的办法是使用微细金属毛刷进行氧化层去除,但这种微细毛刷对氧化层的去除能力以及是否对铅柱质量造成影响,仍需开展一定的工艺试验验证。需要指出的是,这种局部轻微裂纹发生在铜缠带与焊料的结合处,并非参与焊接的主体(高铅柱与PCB焊盘),因此对焊接质量影响不大。图25 局部轻微裂纹4 结束语CCGA封装器件在高可靠产品中大量选用,其特殊的封装结构形成带来了在组装过程中需要关注的工艺要点较多(例如焊柱断面氧化、共面度、引脚歪斜、曲线设计等),若这些工艺性问题处理不当则可能影响产品最终的可靠性。本文针对上述需求开展了CCGA封装器件高可靠性组装工艺研究工作,从全流程角度详细论述了CCGA器件的组装过程和工艺方法,同时与工业和信息化部第五研究所可靠性研究分析中心合作开展了焊接后器件的环境应力试验与分析工作。从工艺研究试验结果分析看,CCGA器件(Pb80/Sn20)焊接后,焊料与PCB焊盘及焊柱间润湿良好,未见明显润湿角偏大的现象,焊料与焊盘间形成的合金层均匀连续,厚度在0.5 μm-3.0 μm之间,均匀处约在1μm左右,从形貌上看,基本以Cu6Sn5的典型扇贝状形貌呈现,均未见明显的Cu3Sn形成;焊柱与器件焊盘成形的合金层连续,少量焊点合金层厚度较厚,但大部分焊点的均匀处厚度在1 μm-3.0 μm左右,说明焊接工艺(温度、时间)较为适宜,CCGA器件焊接工艺良好、稳定。引用文献:[1]张伟,孙守红,孙慧. CCGA器件的可靠性组装及力学加固工艺[J].电子工艺技术,2011.11(32-6):349-352[2]丁颖 周岭. CCGA器件的结构特征及其组装工艺技术[J]. 电子工艺技术,2010,31(4):205-208.[3]NASA,Goddard Space Flight Center.Ceramic Column Grid Array Design and Manufacturing Rules for Flight Hardware[S] .GSFC-STD-6001,USA:NASA 2011.[4]IPC.Design and assembly process implementation for BGAS [S].IPC-7905C.2013:8-16.[5]顾霭云.学习、运用焊接理论,提高无铅再流焊质量[C].2006上海国际SMT技术高级研讨会.2006:11-31来自:表面贴装与微组装工艺技术 王玉龙,王威以上一文,仅供参考! 欢迎来电咨询合明科技封装器件清洗工艺方案、电容器焊接环保清洗剂、微波组件助焊剂松香清洗剂、车用IGBT芯片封装水基清洗方案,SMT电子制程水基清洗全工艺解决方案,汽车用 IGBT芯片封装焊后清洗剂,IGBT芯片清洗剂,IGBT模块焊后锡膏清洗剂,IGBT功率半导体模块清洗,SMT锡膏回流焊后清洗剂,PCBA焊后水基清洗剂,系统封装CQFP器件焊后助焊剂清洗剂、SIP芯片焊后清洗剂、BMS电路板焊后清洗剂,半导体分立器件除助焊剂清洗液、半水基清洗剂、IGBT功率模块焊后锡膏水基清洗剂、PCB组件封装焊后水性环保清洗剂、SMT封装焊后清洗剂、精密电子清洗剂、半导体分立器件清洗剂、SMT焊接助焊剂清洗剂、锡嘴氧化物清洗剂、PCBA清洗剂、芯片封装焊后清洗剂、水性清洗剂、FPC清洗剂、BGA植球后清洗剂、球焊膏清洗剂、FPC电路板水基清洗剂、堆叠组装POP芯片清洗剂、油墨丝印网板水基清洗全工艺解决方案、BMS新能源汽车电池管理系统电路板制程工艺水基清洗解决方案、储能BMS电路板水基清洗剂、PCBA焊后助焊剂清洗剂、组件和基板除助焊剂中性水基清洗剂、功率电子除助焊剂水基清洗剂、功率模块/DCB、引线框架和分立器件除助焊剂水基清洗剂、封装及晶圆清洗水基清洗剂、倒装芯片水基清洗、SIP和CMOS芯片封装焊后清洗剂、SMT钢网、丝网和误印板清洗除锡膏、银浆、红胶,SMT印刷机网板底部擦拭水基清洗剂、焊接夹治具、回流焊冷凝器、过滤网、工具清洗除被焙烤后助焊剂和重油污垢清洗剂,电子组件制程水基清洗全工艺解决方案。

  • 电容器焊接环保清洗剂合明科技分享:详解二十中电容器件的分类

    电容器焊接环保清洗剂合明科技分享:详解二十中电容器件的分类

    电容器焊接环保清洗剂合明科技分享:详解二十中电容器件的分类一、瓷介电容器(CC)1.结构用陶瓷材料作介质,在陶瓷表面涂覆一层金属(银)薄膜,再经高温烧结后作为电极而成。瓷介电容器又分 1 类电介质(NPO、CCG);2 类电介质(X7R、2X1)和 3 类电介质(Y5V、2F4)瓷介电容器。2.特点1类瓷介电容器具有温度系数小、稳定性高、损耗低、耐压高等优点。最大容量不超过1 000 pF,常用的有CC1、 CC2 、CC18A、CC11、CCG等系列。2、3类瓷介电容器其特点是材料的介电系数高,容量大(最大可达0.47 μF)、体积小 、 损耗和绝缘性能较1类的差。3.用途1类电容主要应用于高频电路中。2、3类广泛应用于中、低频电路中作隔直、耦合、旁路和滤波等电容器使用。常用的有CT1、CT2、CT3等三种系列。二、涤纶电容器(CL)1.结构涤纶电容器,是用有极性聚脂薄膜为介质制成的具有正温度系数(即温度升高时,电容量变大)的无极性电容。2.优点耐高温、耐高压、耐潮湿、价格低。3.用途一般应用于中、低频电路中。常用的型号有CL11、CL21等系列。三、聚苯乙烯电容器(CB)1.结构有箔式和金属化式两种类型。2.优点箔式绝缘电阻大,介质损耗小,容量稳定,精度高,但体积大,耐热性较差;金属化式防潮性和稳定性较箔式好,且击穿后能自愈,但绝缘电阻偏低,高频特性差。3.用途一般应用于中、高频电路中。常用的型号有CB10、CB11(非密封箔式)、CB14~16(精密型)、CB24、CB25(非密封型金属化)、CB80(高压型)、 CB40 (密封型金属化)等系列。4、聚丙烯电容器(CBB)1.结构用无极性聚丙烯薄膜为介质制成的一种负温度系数无极性电容。有非密封式(常用有色树脂漆封装)和密封式(用金属或塑料外壳封装)两种类型。2.优点损耗小,性能稳定,绝缘性好,容量大。3.用途一般应用于中、低频电子电路或作为电动机的启动电容。常用的箔式聚丙烯电容:CBB10、CBB11、CBB60、 CBB61 等;金属化式聚丙烯电容:CBB20、CBB21、CBB401 等系列。五、独石电容器1.结构独石电容器是用钛酸钡为主的陶瓷材料烧结制成的多层叠片状超小型电容器。2.优点它具有性能可靠、耐高温、耐潮湿、容量大(容量范围1 pF ~ 1 μF)、漏电流小等优点。3.缺点工作电压低(耐压低于100 V)。4.用途广泛应用于谐振、旁路、耦合、滤波等。 常用的有CT4 (低频) 、CT42(低频);CC4(高频)、CC42(高频)等系列。六、云母电容器(CY)1.结构云母电容器是采用云母作为介质,在云母表面喷一层金属膜(银)作为电极,按需要的容量叠片后经浸渍压塑在胶木壳(或陶瓷、塑料外壳)内构成。2.优点稳定性好、分布电感小、精度高、损耗小、绝缘电阻大、温度特性及频率特性好、工作电压高(50 V~7 kV)等优点 。3.用途一般在高频电路中作信号耦合、旁路、调谐等使用。常用的有CY、CYZ、CYRX等系列。七、纸介电容器(CZ)1.结构纸介电容器是用较薄的电容器专用纸作为介质,用铝箔或铅箔作为电极,经卷绕成型、浸渍后封装而成。2.优点电容量大(100 pF~100 μF)工作电压范围宽,最高耐压值可达6.3 kV。3.用途体积大、容量精度低、损耗大、稳定性较差。常见有CZ11、CZ30、CZ31、CZ32、CZ40、CZ80等系列。八、金属化纸介电容器(CJ)1.结构金属化纸介电容器采用真空蒸发技术,在涂有漆膜的纸上再蒸镀一层金属膜作为电极而成。2.优点与普通纸介电容相比,体积小,容量大,击穿后能自愈能力强。九、铝电解电容器(CD)结构有极性铝电解电容器是将附有氧化膜的铝箔(正极)和浸有电解液的衬垫纸,与阴极(负极)箔叠片一起卷绕而成。外型封装有管式、立式。并在铝壳外有蓝色或黑色塑料套。1.优点容量范围大,一般为1~10 000 μF,额定工作电压范围为6.3 V~450 V。2.缺点介质损耗、容量误差大(最大允许偏差+100%、–20%)耐高温性较差,存放时间长容易失效。3.用途通常在直流电源电路或中、低频电路中起滤波、退耦、信号耦合及时间常数设定、隔直流等作用。注意:不能用 于交流电源电路。在直流电源中作滤波电容使用时极性不能接反。十、钽电解电容器(CA)1.结构有两种形式:1. 箔式钽电解电容器 内部采用卷绕芯子,负极为液体电解质,介质为氧化钽。型号有 CA30、CA31、CA35、CAk35等系列。2. 钽粉烧结式 阳极(正极)用颗粒很细的钽粉压块后烧结而成。封装形式有多种。型号有CA40 、CA41、CA42、CA42H、CA49、CA70(无极性)等系列。2.优点介质损耗小、频率特性好、耐高温、漏电流小。3.缺点生产成本高、耐压低。4.用途广泛应用于通信、航天、军工及家用电器上各种中 、低频电路和时间常数设置电路中。十一、云母微调电容器(CY)1.结构云母微调电容器由定片和动片构成,定片为固定金属片,其表面贴有一层云母薄片作为介质,动片为具有弹性的铜片或铝片,通过调节动片上的螺钉调节动片与定片之间的距离,来改变电容量。 云母微调电容器有单微调和双微调之分。2.优点电容量均可以反复调节。3.用途应用于晶体管收音机、电子仪器、电子设备中。十二、瓷介微调电容器(CC)1.结构瓷介微调电容器是用陶瓷作为介质。在动片(瓷片)与定片(瓷片)上均镀有半圆形的银层,通过旋转动片改变两银片之间的相对位置,即可改变电容量的大小。2.优点体积小,可反复调节,使用方便。3.用途应用于晶体管收音机、电子仪器、电子设备中。十三、薄膜微调电容器结构薄膜微调电容器是用有机塑料薄膜作为介质,即在动片与定片(动、定片均为半圆形金属片)之间加上有机塑料薄膜,调节动片上的螺钉,使动片旋转,即可改变容量。 薄膜微调电容器一般分为双微调和四微调。有的密封双连或密封四连可变电容器上自带薄膜微调电容器,将微调电容器安装在外壳顶部,使用和调整就更方便了。1.优点体积小,重量轻,可反复调节,使用方便。2.用途应用于晶体管收音机、电子仪器、电子设备中。十四、空气可变电容器(CB)1.结构电极由两组金属片组成。一组为定片,一组为动片,动片与定片之间以空气作为介质。当转动动片使之全部旋进定片时,其电容量最大,反之,将动片全部旋出定片时,电容量最小。空气可变电容器有单连和双连之分(见外型图)。2.优点调节方便、性能稳定、不易磨损。3.缺点体积大。4.用途应用于收音机、电子仪器、高频信号发生器、通信电子设备。十五、薄膜可变电容器1.结构薄膜可变电容器是在其动片与定片之间加上塑料薄膜作为介质,外壳为透明或半透明塑料封装,因此也称密封单连或密封双连和密封四连可变电容器。2.优点体积小、重量轻。3.缺点杂声大、易磨损。4.用途单连主要用在简易收音机或电子仪器中;双连用在晶体管收音机和电子仪器、电子设备中;四连常用在AF/FM多波段收音机。十六、聚丙乙烯电容(CBB)1.结构CBB电容以金属化聚丙烯膜串联结构型式,能抗高电压、大电流冲击,具有损耗小,电性能优良,可靠性高和自愈性能。2.优点介电常数较高,体积小,容量大,稳定性比较好,能抗高电压、大电流冲击,具有损耗小,电性能优良,可靠性高和自愈性能。3.缺点温度系数大。4、用途代替大部分聚苯或云母电容,用于要求较高的电路十七、安规电容1.结构安规电容的组成一般是由介质、电极、外壳、封装、引脚五个部分组成的。其介质一般是由聚丙烯膜组成;电极是由金属真空蒸发层组成; 外壳一般是以阻燃PBT塑壳(UL94V-0)为主; 封装一般是由阻燃环氧树脂(UL94V-0)组成;而引脚是以镀锡铜包钢线而组成。2.优点失效后,不会导致电击,不危及人身安全。3.用途x电容是跨接在电力线两线(L-N)之间的电容,用于抑制差模干扰,一般选用金属薄膜电容。Y电容是分别跨接在电力线两线和地之间(L-E,N-E)的电容,一般是成对出现,抑制共模干扰,用于电源市电输入端即电容器失效后,不会导致电击,不危及人身安全。十八、真空电容1、结构以真空作为介质的电容器,采用高导无氧铜带通过一整套高精度模具一道道引伸而形成的一组同心圆柱形电极被密封在一个真空容器中。2、优点真空电容器与其他介质的电容器相比,具有耐压高、体积小、损耗低、性能稳定可靠等特点,不容易产生飞弧、电晕等现象。3、用途1)广播通讯设备:真空电容器在中波、短波、超短波发射机上,作为调谐、耦合、滤波、中和、隔直流等元件。2)半导体制造设备:用于等离子体的沉积和刻蚀设备。3)高频工业设备:用于高频介质加热和焊接等。4)医疗器械:医疗分析仪及治疗仪等。5)高能物理:高能粒子加速器等。6)电力设备:用于介质损耗测试设备。十九、多圈微调电容1、结构一种使用在UHF、VHF领域的密封型多圈瓷介微调电容器,在调节电容量时,轴子在轴向移动时不外露出体外,且能阻隔外界空气和污染源进入内部,能适合各种不同使用空间要求,它是由结头(6)和附有密封带(12)的转子(7)螺纹电连接外瓷环(8)一端和结头(6)固接,另一端和底座(10)固接,引出线(11)一端和内瓷环(9)同心固接后与底座(10)紧配固接。用起子转动转子在瓷环间和结头内轴向移动,密封带在结头内螺纹滑动从而隔断外节污染源进入内部。二十、穿心电容来源: ittbank以上一文,仅供参考! 欢迎来电咨询合明科技电容器焊接环保清洗剂、微波组件助焊剂松香清洗剂、车用IGBT芯片封装水基清洗方案,SMT电子制程水基清洗全工艺解决方案,汽车用 IGBT芯片封装焊后清洗剂,IGBT芯片清洗剂,IGBT模块焊后锡膏清洗剂,IGBT功率半导体模块清洗,SMT锡膏回流焊后清洗剂,PCBA焊后水基清洗剂,系统封装CQFP器件焊后助焊剂清洗剂、SIP芯片焊后清洗剂、BMS电路板焊后清洗剂,半导体分立器件除助焊剂清洗液、半水基清洗剂、IGBT功率模块焊后锡膏水基清洗剂、PCB组件封装焊后水性环保清洗剂、SMT封装焊后清洗剂、精密电子清洗剂、半导体分立器件清洗剂、SMT焊接助焊剂清洗剂、锡嘴氧化物清洗剂、PCBA清洗剂、芯片封装焊后清洗剂、水性清洗剂、FPC清洗剂、BGA植球后清洗剂、球焊膏清洗剂、FPC电路板水基清洗剂、堆叠组装POP芯片清洗剂、油墨丝印网板水基清洗全工艺解决方案、BMS新能源汽车电池管理系统电路板制程工艺水基清洗解决方案、储能BMS电路板水基清洗剂、PCBA焊后助焊剂清洗剂、组件和基板除助焊剂中性水基清洗剂、功率电子除助焊剂水基清洗剂、功率模块/DCB、引线框架和分立器件除助焊剂水基清洗剂、封装及晶圆清洗水基清洗剂、倒装芯片水基清洗、SIP和CMOS芯片封装焊后清洗剂、SMT钢网、丝网和误印板清洗除锡膏、银浆、红胶,SMT印刷机网板底部擦拭水基清洗剂、焊接夹治具、回流焊冷凝器、过滤网、工具清洗除被焙烤后助焊剂和重油污垢清洗剂,电子组件制程水基清洗全工艺解决方案。

  • 功率分立器件助焊剂环保清洗剂合明科技分享:功率MOSFET详细介绍

    功率分立器件助焊剂环保清洗剂合明科技分享:功率MOSFET详细介绍

    功率分立器件助焊剂环保清洗剂合明科技分享:功率MOSFET详细介绍功率半导体器件在工业 、消费 、军事等领域都有着广泛应用 ,具有很高的战略地位,下面我们从一张图看功率器件的全貌:功率半导体器件又可根据对电路信号的控程度分为全型 、半控型及不可;或按驱动电路信号 性质分为电压驱动型 、电流驱动型等划分类别 电流驱动型等划分类别 电流驱动型等划分类别 。不同功率半导体器件 ,其承受电压 、电流容量 、阻抗能力 、体积大小等特性也会不同 ,实际使用中 , 需要根据不同领域 、不同需求来选用合适的器件。半导体行业从诞生至今 ,先后经历了三代材料的变更程 ,截至目前 ,功率半导体器件领域仍主要采 用以 Si 为代表的第一半导体材料 。汇总下半控型和全控型功率器件的特性认识MOSFETMOS管具有输入阻抗高、噪声低、热稳定性好;制造工艺简单、辐射强,因而通常被用于放大电路或开关电路;(1)主要选型参数:漏源电压VDS(耐压),ID 连续漏电流,RDS(on) 导通电阻,Ciss 输入电容(结电容),品质因数FOM=Ron * Qg等。(2)根据不同的工艺又分为Trench MOS:沟槽型MOS,主要低压领域100V内;SGT (Split Gate)MOS:分裂栅MOS,主要中低压领域200V内;SJ MOS:超结MOS,主要在高压领域 600-800V;在开关电源中,如漏极开路电路,漏极原封不动地接负载,叫开路漏极,开路漏极电路中不管负载接多高的电压,都能够接通和关断负载电流。是理想的模拟开关器件。这就是MOS管做开关器件的原理(详细请关注作者其他MOS详解)。从市场份额看,MOSFET几乎都集中在国际大厂手中,其中英飞凌2015年收购了IR(美国国际整流器公司)成为行业龙头,安森美也在2016年9月完成对仙童半导体的收购后,市占率跃升至第二,然后销售排名分别是瑞萨、东芝、万国、ST、威世、安世、美格纳等等;与活跃于中国大陆的国际厂商相比,国产企业优势不明显,但这不能说国产没有机会,中国大陆是世界上产业链最齐全的经济活跃区,在功率半导体领域活跃着一批本土制造企业,目前已基本完成产业链布局,且处于快速发展中;特别是MOSFET领域,国产在中低压领域替换进口品牌潜力最大,且部分国产、如士兰、华润微(中航)、吉林华微等都在努力进入世界排名;主流MOS管品牌MOS管分为几大系列:美系、日系、韩系、国产。 美系:英飞凌、IR,仙童,安森美,ST,TI ,PI,AOS美国万代半导体等;日系:东芝,瑞萨,ROHM罗姆等;韩系:美格纳,KEC,AUK,森名浩,信安,KIA国产:吉林华微电子股份有限公司,扬州扬杰电子科技股份有限公司,杭州士兰微电子股份有限公司,华润微电子(重庆)有限公司,无锡新洁能,西安后裔,深圳锐俊半导体,无锡华润华晶微电子有限公司,江苏东晨电子科技有限公司(前身东光微),东微半导体,威兆半导体,苏州硅能,无锡市芯途半导体有限公司国产台系:ANPEC,CET,友顺UTC MOS管封装分类按照安装在PCB板上的方式来划分,MOS管封装主要有两大类:插入式(Through Hole)和表面贴装式(Surface Mount)。 插入式就是MOSFET的管脚穿过PCB板的安装孔并焊接在PCB板上。常见的插入式封装有:双列直插式封装(DIP)、晶体管外形封装(TO)、插针网格阵列封装(PGA)三种样式。 表面贴裝则是MOSFET的管脚及散热法兰焊接在PCB板表面的焊盘上。典型表面贴装式封装有:晶体管外形(D-PAK)、小外形晶体管(SOT)、小外形封装(SOP)、方形扁平式封装(QFP)、塑封有引线芯片载体(PLCC)等。 表面贴装式封装 随着技术的发展,目前主板、显卡等的PCB板采用直插式封装方式的越来越少,更多地选用了表面贴装式封装方式。 1、双列直插式封装(DIP) DIP封装有两排引脚,需要插入到具有DIP结构的芯片插座上,其派生方式为SDIP(Shrink DIP),即紧缩双入线封装,较DIP的针脚密度高6倍。 DIP封装结构形式有:多层陶瓷双列直插式DIP、单层陶瓷双列直插式DIP、引线框架式DIP(含玻璃陶瓷封接式、塑料包封结构式、陶瓷低熔玻璃封装式)等。DIP封装的特点是可以很方便地实现PCB板的穿孔焊接,和主板有很好的兼容性。 但由于其封装面积和厚度都比较大,而且引脚在插拔过程中很容易被损坏,可靠性较差;同时由于受工艺的影响,引脚一般都不超过100个,因此在电子产业高度集成化过程中,DIP封装逐渐退出了历史舞台。 2、晶体管外形封装(TO) 属于早期的封装规格,例如TO-3P、TO-247、TO-92、TO-92L、TO-220、TO-220F、TO-251等都是插入式封装设计。 TO-3P/247:是中高压、大电流MOS管常用的封装形式,产品具有耐压高、抗击穿能力强等特点。 TO-220/220F:TO-220F是全塑封装,装到散热器上时不必加绝缘垫;TO-220带金属片与中间脚相连,装散热器时要加绝缘垫。这两种封装样式的MOS管外观差不多,可以互换使用。 TO-251:该封装产品主要是为了降低成本和缩小产品体积,主要应用于中压大电流60A以下、高压7N以下环境中。 TO-92:该封装只有低压MOS管(电流10A以下、耐压值60V以下)和高压1N60/65在采用,目的是降低成本。 近年来,由于插入式封装工艺焊接成本高、散热性能也不如贴片式产品,使得表面贴装市场需求量不断增大,也使得TO封装发展到表面贴装式封装。TO-252(又称之为D-PAK)和TO-263(D2PAK)就是表面贴装封装。TO封装产品外观 TO252/D-PAK是一种塑封贴片封装,常用于功率晶体管、稳压芯片的封装,是目前主流封装之一。 采用该封装方式的MOSFET有3个电极,栅极(G)、漏极(D)、源极(S)。 其中漏极(D)的引脚被剪断不用,而是使用背面的散热板作漏极(D),直接焊接在PCB上,一方面用于输出大电流,一方面通过PCB散热;所以PCB的D-PAK焊盘有三处,漏极(D)焊盘较大。其封装规范如下: TO-252/D-PAK封装尺寸规格 TO-263是TO-220的一个变种,主要是为了提高生产效率和散热而设计,支持极高的电流和电压,在150A以下、30V以上的中压大电流MOS管中较为多见。 除了D2PAK(TO-263AB)之外,还包括TO263-2、TO263-3、TO263-5、TO263-7等样式,与TO-263为从属关系,主要是引出脚数量和距离不同。 TO-263/D2PAK封装尺寸规格 3、插针网格阵列封装(PGA) PGA(Pin Grid Array Package)芯片内外有多个方阵形的插针,每个方阵形插针沿芯片的四周间隔一定距离排列,根据管脚数目的多少,可以围成2~5圈。安装时,将芯片插入专门的PGA插座即可,具有插拔方便且可靠性高的优势,能适应更高的频率。 PGA封装样式 其芯片基板多数为陶瓷材质,也有部分采用特制的塑料树脂来做基板,在工艺上,引脚中心距通常为2.54mm,引脚数从64到447不等。 这种封装的特点是,封装面积(体积)越小,能够承受的功耗(性能)就越低,反之则越高。这种封装形式芯片在早期比较多见,且多用于CPU等大功耗产品的封装,如英特尔的80486、Pentium均采用此封装样式;不大为MOS管厂家所采纳。 4、小外形晶体管封装(SOT) SOT(Small Out-Line Transistor)是贴片型小功率晶体管封装,主要有SOT23、SOT89、SOT143、SOT25(即SOT23-5)等,又衍生出SOT323、SOT363/SOT26(即SOT23-6)等类型,体积比TO封装小。 SOT封装类型 SOT23是常用的三极管封装形式,有3条翼形引脚,分别为集电极、发射极和基极,分别列于元件长边两侧,其中,发射极和基极在同一侧,常见于小功率晶体管、场效应管和带电阻网络的复合晶体管,强度好,但可焊性差,外形如下图(a)所示。 SOT89具有3条短引脚,分布在晶体管的一侧,另外一侧为金属散热片,与基极相连,以增加散热能力,常见于硅功率表面组装晶体管,适用于较高功率的场合,外形如下图(b)所示。 SOT143具有4条翼形短引脚,从两侧引出,引脚中宽度偏大的一端为集电极,这类封装常见于高频晶体管,外形如下图(c)所示。 SOT252属于大功率晶体管,3条引脚从一侧引出,中间一条引脚较短,为集电极,与另一端较大的引脚相连,该引脚为散热作用的铜片,外形如下图(d)所示。 常见SOT封装外形比较 主板上常用四端引脚的SOT-89 MOSFET。其规格尺寸如下: SOT-89 MOSFET尺寸规格(单位:mm) 5、小外形封装(SOP) SOP(Small Out-Line Package)是表面贴装型封装之一,也称之为SOL或DFP,引脚从封装两侧引出呈海鸥翼状(L字形)。材料有塑料和陶瓷两种。 SOP封装标准有SOP-8、SOP-16、SOP-20、SOP-28等,SOP后面的数字表示引脚数。MOSFET的SOP封装多数采用SOP-8规格,业界往往把“P”省略,简写为SO(Small Out-Line)。 SOP-8封装尺寸SO-8为PHILIP公司率先开发,采用塑料封装,没有散热底板,散热不良,一般用于小功率MOSFET。 后逐渐派生出TSOP(薄小外形封装)、VSOP(甚小外形封装)、SSOP(缩小型SOP)、TSSOP(薄的缩小型SOP)等标准规格;其中TSOP和TSSOP常用于MOSFET封装。 常用于MOS管的SOP派生规格 6、方形扁平式封装(QFP) QFP(Plastic Quad Flat Package)封装的芯片引脚之间距离很小,管脚很细,一般在大规模或超大型集成电路中采用,其引脚数一般在100个以上。 用这种形式封装的芯片必须采用SMT表面安装技术将芯片与主板焊接起来。该封装方式具有四大特点: ①适用于SMD表面安装技术在PCB电路板上安装布线;②适合高频使用;③操作方便,可靠性高;④芯片面积与封装面积之间的比值较小。 与PGA封装方式一样,该封装方式将芯片包裹在塑封体内,无法将芯片工作时产生的热量及时导出,制约了MOSFET性能的提升;而且塑封本身增加了器件尺寸,不符合半导体向轻、薄、短、小方向发展的要求;另外,此类封装方式是基于单颗芯片进行,存在生产效率低、封装成本高的问题。 因此,QFP更适于微处理器/门陈列等数字逻辑LSI电路采用,也适于VTR信号处理、音响信号处理等模拟LSI电路产品封装。 7、四边无引线扁平封装(QFN) QFN(Quad Flat Non-leaded package)封装四边配置有电极接点,由于无引线,贴装表现出面积比QFP小、高度比QFP低的特点;其中陶瓷QFN也称为LCC(Leadless Chip Carriers),采用玻璃环氧树脂印刷基板基材的低成本塑料QFN则称为塑料LCC、PCLC、P-LCC等。 是一种焊盘尺寸小、体积小、以塑料作为密封材料的新兴表面贴装芯片封装技术。 QFN主要用于集成电路封装,MOSFET不会采用。不过因Intel提出整合驱动与MOSFET方案,而推出了采用QFN-56封装(“56”指芯片背面有56个连接Pin)的DrMOS。 需要说明的是,QFN封装与超薄小外形封装(TSSOP)具有相同的外引线配置,而其尺寸却比TSSOP的小62%。根据QFN建模数据,其热性能比TSSOP封装提高了55%,电性能(电感和电容)比TSSOP封装分别提高了60%和30%。最大的缺点则是返修难度高。采用QFN-56封装的DrMOS 传统的分立式DC/DC降压开关电源无法满足对更高功耗密度的要求,也不能解决高开关频率下的寄生参数影响问题。 随着技术的革新与进步,把驱动器和MOSFET整合在一起,构建多芯片模块已经成为了现实,这种整合方式同时可以节省相当可观的空间从而提升功耗密度,通过对驱动器和MOS管的优化提高电能效率和优质DC电流,这就是整合驱动IC的DrMOS。 经过QFN-56无脚封装,让DrMOS热阻抗很低;借助内部引线键合以及铜夹带设计,可最大程度减少外部PCB布线,从而降低电感和电阻。 另外,采用的深沟道硅(trench silicon)MOSFET工艺,还能显著降低传导、开关和栅极电荷损耗;并能兼容多种控制器,可实现不同的工作模式,支持主动相变换模式APS(Auto Phase Switching)。 除了QFN封装外,双边扁平无引脚封装(DFN)也是一种新的电子封装工艺,在安森美的各种元器件中得到了广泛采用,与QFN相比,DFN少了两边的引出电极。8、塑封有引线芯片载体(PLCC) PLCC(Plastic Quad Flat Package)外形呈正方形,尺寸比DIP封装小得多,有32个引脚,四周都有管脚,引脚从封装的四个侧面引出,呈丁字形,是塑料制品。 其引脚中心距1.27mm,引脚数从18到84不等,J形引脚不易变形,比QFP容易操作,但焊接后的外观检查较为困难。PLCC封装适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线,具有外形尺寸小、可靠性高的优点。 PLCC封装是比较常见,用于逻辑LSI、DLD(或程逻辑器件)等电路,主板BIOS常采用的这种封装形式,不过目前在MOS管中较少见。 PLCC封装样式 主流企业的封装与改进 由于CPU的低电压、大电流的发展趋势,对MOSFET提出输出电流大,导通电阻低,发热量低散热快,体积小的要求。MOSFET厂商除了改进芯片生产技术和工艺外,也不断改进封装技术,在与标准外形规格兼容的基础上,提出新的封装外形,并为自己研发的新封装注册商标名称。 1、瑞萨(RENESAS)WPAK、LFPAK和LFPAK-I封装WPAK是瑞萨开发的一种高热辐射封装,通过仿D-PAK封装那样把芯片散热板焊接在主板上,通过主板散热,使小形封装的WPAK也可以达到D-PAK的输出电流。WPAK-D2封装了高/低2颗MOSFET,减小布线电感。 瑞萨WPAK封装尺寸 LFPAK和LFPAK-I是瑞萨开发的另外2种与SO-8兼容的小形封装。LFPAK类似D-PAK,但比D-PAK体积小。LFPAK-i是将散热板向上,通过散热片散热。 瑞萨LFPAK和LFPAK-I封装 2、威世(Vishay)Power-PAK和Polar-PAK封装 Power-PAK是威世公司注册的MOSFET封装名称。Power-PAK包括有Power-PAK1212-8、Power-PAK SO-8两种规格。 威世Power-PAK1212-8封装 威世Power-PAK SO-8封装 Polar PAK是双面散热的小形封装,也是威世核心封装技术之一。Polar PAK与普通的so-8封装相同,其在封装的上、下两面均设计了散热点,封装内部不易蓄热,能够将工作电流的电流密度提高至SO-8的2倍。目前威世已向意法半导体公司提供Polar PAK技术授权。 威世Polar PAK封装 3、安森美(Onsemi)SO-8和WDFN8扁平引脚(Flat Lead)封装 安美森半导体开发了2种扁平引脚的MOSFET,其中SO-8兼容的扁平引脚被很多板卡采用。安森美新近推出的NVMx和NVTx功率MOSFET就采用了紧凑型DFN5(SO-8FL)和WDFN8封装,可最大限度地降低导通损耗,另外还具有低QG和电容,可将驱动器损耗降到最低的特性。 安森美SO-8扁平引脚封装 安森美WDFN8封装 4、恩智浦(NXP)LFPAK和QLPAK封装 恩智浦(原Philps)对SO-8封装技术改进为LFPAK和QLPAK。其中LFPAK被认为是世界上高度可靠的功率SO-8封装;而QLPAK具有体积小、散热效率更高的特点,与普通SO-8相比,QLPAK占用PCB板的面积为6*5mm,同时热阻为1.5k/W。 恩智浦LFPAK封装 恩智浦LFPAK封装 意法半导体Power SO-8封装 6、飞兆(Fairchild)半导体Power 56封装Power 56是Farichild的专用称呼,正式名称为DFN 5×6。其封装面积跟常用的TSOP-8不相上下,而薄型封装又节约元件净空高度,底部Thermal-Pad设计降低了热阻,因此很多功率器件厂商都部署了DFN 5×6。Fairchild Power 56封装 7、国际整流器(IR)Direct FET封装 Direct FET能在SO-8或更小占位面积上,提供高效的上部散热,适用于计算机、笔记本电脑、电信和消费电子设备的AC-DC及DC-DC功率转换应用。与标准塑料分立封装相比,DirectFET的金属罐构造具有双面散热功能,因而可有效将高频DC-DC降压式转换器的电流处理能力增加一倍。 Direct FET封装属于反装型,漏极(D)的散热板朝上,并覆盖金属外壳,通过金属外壳散热。Direct FET封装极大地改善了散热,并且占用空间更小,散热良好。 IR Direct FET封装系列部分产品规格 内部封装改进方向 除了外部封装,基于电子制造对MOS管的需求的变化,内部封装技术也在不断得到改进,这主要从三个方面进行:改进封装内部的互连技术、增加漏极散热板、改变散热的热传导方向。 1、封装内部的互连技术 TO、D-PAK、SOT、SOP等采用焊线式的内部互连封装技术,当CPU或GPU供电发展到低电压、大电流时代,焊线式的SO-8封装就受到了封装电阻、封装电感、PN结到PCB和外壳热阻等因素的限制。 SO-8内部封装结构 这四种限制对其电学和热学性能有着极大的影响。随着电流密度的提高,MOSFET厂商在采用SO-8尺寸规格时,同步对焊线互连形式进行了改进,用金属带、或金属夹板代替焊线,以降低封装电阻、电感和热阻。标准型SO-8与无导线SO-8封装对比 国际整流器(IR)的改进技术称之为Copper Strap;威世(Vishay)称之为Power Connect技术;飞兆半导体则叫做Wireless Package。新技术采用铜带取代焊线后,热阻降低了10-20%,源极至封装的电阻降低了61%。 国际整流器的Copper Strap技术 威世的Power Connect技术 飞兆半导体的Wirless Package技术 2、增加漏极散热板 标准的SO-8封装采用塑料将芯片包围,低热阻的热传导通路只是芯片到PCB的引脚。而底部紧贴PCB的塑料外壳是热的不良导体,故而影响了漏极的散热。 技术改进就是要除去引线框下方的塑封化合物,方法是让引线框金属结构直接或加一层金属板与PCB接触,并焊接到PCB焊盘上,这样就提供了更多的散热接触面积,把热量从芯片上带走;同时也可以制成更薄的器件。 威世Power-PAK技术 威世的Power-PAK、法意半导体的Power SO-8、安美森半导体的SO-8 Flat Lead、瑞萨的WPAK/LFPAK、飞兆半导体的Power 56和Bottomless Package都采用了此散热技术。 3、改变散热的热传导方向 Power-PAK的封装虽然显著减小了芯片到PCB的热阻,但当电流需求继续增大时,PCB同时会出现热饱和现象。所以散热技术的进一步改进就是改变散热方向,让芯片的热量传导到散热器而不是PCB。 瑞萨LFPAK-i封装 瑞萨的LFPAK-I封装、国际整流器的Direct FET封装均是这种散热技术的典型代表。 总结 未来,随着电子制造业继续朝着超薄、小型化、低电压、大电流方向的发展,MOS管的外形及内部封装结构也会随之改变,以更好适应制造业的发展需求。另外,为降低电子制造商的选用门槛,MOS管向模块化、系统级封装方向发展的趋势也将越来越明显,产品将从性能、成本等多维度协调发展。 而封装作为MOS管选型的重要参考因素之一,不同的电子产品有不同的电性要求,不同的安装环境也需要匹配的尺寸规格来满足。实际选用中,应在大原则下,根据实际需求情况来做抉择。 有些电子系统受制于PCB的尺寸和内部的高度,如通信系统的模块电源由于高度的限制通常采用DFN5*6、DFN3*3的封装;在有些ACDC的电源中,使用超薄设计或由于外壳的限制,适于装配TO220封装的功率MOS管,此时引脚可直接插到根部,而不适于使用TO247封装的产品;也有些超薄设计需要将器件管脚折弯平放,这会加大MOS管选用的复杂度。 如何选取MOSFET 一位工程师曾经对我讲,他从来不看MOSFET数据表的第一页,因为“实用”的信息只在第二页以后才出现。事实上,MOSFET数据表上的每一页都包含有对设计者非常有价值的信息。但人们不是总能搞得清楚该如何解读制造商提供的数据。本文概括了一些MOSFET的关键指标,这些指标在数据表上是如何表述的,以及你理解这些指标所要用到的清晰图片。像大多数电子器件一样,MOSFET也受到工作温度的影响。所以很重要的一点是了解测试条件,所提到的指标是在这些条件下应用的。还有很关键的一点是弄明白你在“产品简介”里看到的这些指标是“最大”或是“典型”值,因为有些数据表并没有说清楚。 电压等级 确定MOSFET的首要特性是其漏源电压VDS,或“漏源击穿电压”,这是在栅极短路到源极,漏极电流在250μA情况下,MOSFET所能承受的保证不损坏的最高电压。VDS也被称为“25℃下的绝对最高电压”,但是一定要记住,这个绝对电压与温度有关,而且数据表里通常有一个“VDS温度系数”。你还要明白,最高VDS是直流电压加上可能在电路里存在的任何电压尖峰和纹波。例如,如果你在电压30V并带有100mV、5ns尖峰的电源里使用30V器件,电压就会超过器件的绝对最高限值,器件可能会进入雪崩模式。在这种情况下,MOSFET的可靠性没法得到保证。 在高温下,温度系数会显著改变击穿电压。例如,一些600V电压等级的N沟道MOSFET的温度系数是正的,在接近最高结温时,温度系数会让这些MOSFET变得象650V MOSFET。很多MOSFET用户的设计规则要求10%~20%的降额因子。在一些设计里,考虑到实际的击穿电压比25℃下的额定数值要高5%~10%,会在实际设计中增加相应的有用设计裕量,对设计是很有利的。 对正确选择MOSFET同样重要的是理解在导通过程中栅源电压VGS的作用。这个电压是在给定的最大RDS(on)条件下,能够确保MOSFET完全导通的电压。这就是为什么导通电阻总是与VGS水平关联在一起的原因,而且也是只有在这个电压下才能保证器件导通。一个重要的设计结果是,你不能用比用于达到RDS(on)额定值的最低VGS还要低的电压,来使MOSFET完全导通。例如,用3.3V微控制器驱动MOSFET完全导通,你需要用在VGS= 2.5V或更低条件下能够导通的MOSFET。 导通电阻,栅极电荷,以及“优值系数” MOSFET的导通电阻总是在一个或多个栅源电压条件下确定的。最大RDS(on)限值可以比典型数值高20%~50%。RDS(on)最大限值通常指的25℃结温下的数值,而在更高的温度下,RDS(on)可以增加30%~150%,如图1所示。由于RDS(on)随温度而变,而且不能保证最小的电阻值,根据RDS(on)来检测电流不是很准确的方法。 图1 RDS(on)在最高工作温度的30%~150%这个范围内随温度增加而增加 导通电阻对N沟道和P沟道MOSFET都是十分重要的。在开关电源中,Qg是用在开关电源里的N沟道MOSFET的关键选择标准,因为Qg会影响开关损耗。这些损耗有两个方面影响:一个是影响MOSFET导通和关闭的转换时间;另一个是每次开关过程中对栅极电容充电所需的能量。要牢记的一点是,Qg取决于栅源电压,即使用更低的Vgs可以减少开关损耗。 作为一种快速比较准备用在开关应用里MOSFET的方式,设计者经常使用一个单数公式,公式包括表示传导损耗RDS(on)及表示开关损耗的Qg:RDS(on) xQg。这个“优值系数”(FOM)总结了器件的性能,可以用典型值或最大值来比较MOSFET。要保证在器件中进行准确的比较,你需要确定用于RDS(on) 和Qg的是相同的VGS,在公示里典型值和最大值没有碰巧混在一起。较低的FOM能让你在开关应用里获得更好的性能,但是不能保证这一点。只有在实际的电路里才能获得最好的比较结果,在某些情况下可能需要针对每个MOSFET对电路进行微调。 额定电流和功率耗散 基于不同的测试条件,大多数MOSFET在数据表里都有一个或多个的连续漏极电流。你要仔细看看数据表,搞清楚这个额定值是在指定的外壳温度下(比如TC = 25℃),或是环境温度(比如TA = 25℃)。这些数值当中哪些是最相关将取决于器件的特性和应用(见图2)。 图2 全部绝对最大电流和功率数值都是真实的数据 对于用在手持设备里的小型表面贴装器件,关联度最高的电流等级可能是在70℃环境温度下的电流,对于有散热片和强制风冷的大型设备,在TA = 25℃下的电流等级可能更接近实际情况。对于某些器件来说,管芯在其最高结温下能够处理的电流要高于封装所限定的电流水平,在一些数据表,这种“管芯限定”的电流等级是对“封装限定”电流等级的额外补充信息,可以让你了解管芯的鲁棒性。 对于连续的功率耗散也要考虑类似的情况,功耗耗散不仅取决于温度,而且取决于导通时间。设想一个器件在TA= 70℃情况下,以PD=4W连续工作10秒钟。构成“连续”时间周期的因素会根据MOSFET封装而变化,所以你要使用数据表里的标准化热瞬态阻抗图,看经过10秒、100秒或10分钟后的功率耗散是什么样的。如图3所示,这个专用器件经过10秒脉冲后的热阻系数大约是0.33,这意味着经过大约10分钟后,一旦封装达到热饱和,器件的散热能力只有1.33W而不是4W,尽管在良好冷却的情况下器件的散热能力可以达到2W左右。图3 MOSFET在施加功率脉冲情况下的热阻 实际上,我们可以把MOSFET选型分成四个步骤。 第一步:选用N沟道还是P沟道 为设计选择正确器件的第一步是决定采用N沟道还是P沟道MOSFET。在典型的功率应用中,当一个MOSFET接地,而负载连接到干线电压上时,该MOSFET就构成了低压侧开关。在低压侧开关中,应采用N沟道MOSFET,这是出于对关闭或导通器件所需电压的考虑。当MOSFET连接到总线及负载接地时,就要用高压侧开关。通常会在这个拓扑中采用P沟道MOSFET,这也是出于对电压驱动的考虑。  要选择适合应用的器件,必须确定驱动器件所需的电压,以及在设计中最简易执行的方法。下一步是确定所需的额定电压,或者器件所能承受的最大电压。额定电压越大,器件的成本就越高。根据实践经验,额定电压应当大于干线电压或总线电压。这样才能提供足够的保护,使MOSFET不会失效。就选择MOSFET而言,必须确定漏极至源极间可能承受的最大电压,即最大VDS。知道MOSFET能承受的最大电压会随温度而变化这点十分重要。设计人员必须在整个工作温度范围内测试电压的变化范围。额定电压必须有足够的余量覆盖这个变化范围,确保电路不会失效。设计工程师需要考虑的其他安全因素包括由开关电子设备(如电机或变压器)诱发的电压瞬变。不同应用的额定电压也有所不同;通常,便携式设备为20V、FPGA电源为20~30V、85~220VAC应用为450~600V。 第二步:确定额定电流  第二步是选择MOSFET的额定电流。视电路结构而定,该额定电流应是负载在所有情况下能够承受的最大电流。与电压的情况相似,设计人员必须确保所选的MOSFET能承受这个额定电流,即使在系统产生尖峰电流时。两个考虑的电流情况是连续模式和脉冲尖峰。在连续导通模式下,MOSFET处于稳态,此时电流连续通过器件。脉冲尖峰是指有大量电涌(或尖峰电流)流过器件。一旦确定了这些条件下的最大电流,只需直接选择能承受这个最大电流的器件便可。   选好额定电流后,还必须计算导通损耗。在实际情况下,MOSFET并不是理想的器件,因为在导电过程中会有电能损耗,这称之为导通损耗。MOSFET在“导通”时就像一个可变电阻,由器件的RDS(ON)所确定,并随温度而显著变化。器件的功率耗损可由Iload2×RDS(ON)计算,由于导通电阻随温度变化,因此功率耗损也会随之按比例变化。对MOSFET施加的电压VGS越高,RDS(ON)就会越小;反之RDS(ON)就会越高。对系统设计人员来说,这就是取决于系统电压而需要折中权衡的地方。对便携式设计来说,采用较低的电压比较容易(较为普遍),而对于工业设计,可采用较高的电压。注意RDS(ON)电阻会随着电流轻微上升。关于RDS(ON)电阻的各种电气参数变化可在制造商提供的技术资料表中查到。   技术对器件的特性有着重大影响,因为有些技术在提高最大VDS时往往会使RDS(ON)增大。对于这样的技术,如果打算降低VDS和RDS(ON),那么就得增加晶片尺寸,从而增加与之配套的封装尺寸及相关的开发成本。业界现有好几种试图控制晶片尺寸增加的技术,其中最主要的是沟道和电荷平衡技术。   在沟道技术中,晶片中嵌入了一个深沟,通常是为低电压预留的,用于降低导通电阻RDS(ON)。为了减少最大VDS对RDS(ON)的影响,开发过程中采用了外延生长柱/蚀刻柱工艺。例如,飞兆半导体开发了称为SuperFET的技术,针对RDS(ON)的降低而增加了额外的制造步骤。 这种对RDS(ON)的关注十分重要,因为当标准MOSFET的击穿电压升高时,RDS(ON)会随之呈指数级增加,并且导致晶片尺寸增大。SuperFET工艺将RDS(ON)与晶片尺寸间的指数关系变成了线性关系。这样,SuperFET器件便可在小晶片尺寸,甚至在击穿电压达到600V的情况下,实现理想的低RDS(ON)。结果是晶片尺寸可减小达35%。而对于最终用户来说,这意味着封装尺寸的大幅减小。 第三步:确定热要求  选择MOSFET的下一步是计算系统的散热要求。设计人员必须考虑两种不同的情况,即最坏情况和真实情况。建议采用针对最坏情况的计算结果,因为这个结果提供更大的安全余量,能确保系统不会失效。在MOSFET的资料表上还有一些需要注意的测量数据;比如封装器件的半导体结与环境之间的热阻,以及最大的结温。   器件的结温等于最大环境温度加上热阻与功率耗散的乘积(结温=最大环境温度+[热阻×功率耗散])。根据这个方程可解出系统的最大功率耗散,即按定义相等于I2×RDS(ON)。由于设计人员已确定将要通过器件的最大电流,因此可以计算出不同温度下的RDS(ON)。值得注意的是,在处理简单热模型时,设计人员还必须考虑半导体结/器件外壳及外壳/环境的热容量;即要求印刷电路板和封装不会立即升温。   雪崩击穿是指半导体器件上的反向电压超过最大值,并形成强电场使器件内电流增加。该电流将耗散功率,使器件的温度升高,而且有可能损坏器件。半导体公司都会对器件进行雪崩测试,计算其雪崩电压,或对器件的稳健性进行测试。计算额定雪崩电压有两种方法;一是统计法,另一是热计算。而热计算因为较为实用而得到广泛采用。不少公司都有提供其器件测试的详情,如飞兆半导体提供了“Power MOSFET Avalanche Guidelines”( Power MOSFET Avalanche Guidelines--可以到Fairchild网站去下载)。除计算外,技术对雪崩效应也有很大影响。例如,晶片尺寸的增加会提高抗雪崩能力,最终提高器件的稳健性。对最终用户而言,这意味着要在系统中采用更大的封装件。 第四步:决定开关性能 选择MOSFET的最后一步是决定MOSFET的开关性能。影响开关性能的参数有很多,但最重要的是栅极/漏极、栅极/ 源极及漏极/源极电容。这些电容会在器件中产生开关损耗,因为在每次开关时都要对它们充电。MOSFET的开关速度因此被降低,器件效率也下降。为计算开关过程中器件的总损耗,设计人员必须计算开通过程中的损耗(Eon)和关闭过程中的损耗(Eoff)。MOSFET开关的总功率可用如下方程表达:Psw=(Eon+Eoff)×开关频率。而栅极电荷(Qgd)对开关性能的影响最大。   基于开关性能的重要性,新的技术正在不断开发以解决这个开关问题。芯片尺寸的增加会加大栅极电荷;而这会使器件尺寸增大。为了减少开关损耗,新的技术如沟道厚底氧化已经应运而生,旨在减少栅极电荷。举例说,SuperFET这种新技术就可通过降低RDS(ON)和栅极电荷(Qg),最大限度地减少传导损耗和提高开关性能。这样,MOSFET就能应对开关过程中的高速电压瞬变(dv/dt)和电流瞬变(di/dt),甚至可在更高的开关频率下可靠地工作。来源: 半导体圈子以上一文,仅供参考! 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  • 电子器件助焊剂合明科技分享:电子元件和电子器件的基础知识

    电子器件助焊剂合明科技分享:电子元件和电子器件的基础知识

    电子器件助焊剂合明科技分享:电子元件和电子器件的基础知识SMT电子元器件是组成电子产品的基础,电子元器件是电子元件和电子器件的总称。SMT常见的电子元件有:电阻、电容、排阻、排容、电感、二极管、三极管、IC 脚座、保险丝。常见SMT极性元器件识别方法极性元件在整个PCBA加工过程中需要特别注意,因为方向性的元件错误会导致批量性事故和整块PCBA板的失效,因此工程及生产人员了解SMT极性元件极为重要。一、极性定义极性是指元器件的正负极或第一引脚与PCB(印刷电路板)上的正负极或第一引脚在同一个方向,如果元器件与PCB上的方向不匹配时,称为反向不良。二、极性识别方法1、片式电阻(Resistor)无极性2、电容(Capacitor)2.1 陶瓷电容无极性2.2 钽电容有极性。PCB板和器件正极标示:1)色带标示;2)“+”号标示;3)斜角标示。2.3 铝电解电容有极性。零件标示:色带代表负;PCB板标示:色带或“+”号代表正极。3、电感(Inductor)3.1 片式线圈等两个焊端封装无极性要求3.2 多引脚电感类有极性要求。零件标示:圆点/“1”代表极性点;PCB板标示:圆点/圆圈/“*”号代表极性点。4、发光二极管(Light Emitting Diode)4.1 SMT表贴LED有极性。零件负极标示:绿色为负极;PCB负极标示:1)竖杠代表,2)色带代表,3)丝印尖角代表;4)丝印“匚”框代表。5、二极管(Diode)5.1 SMT表贴两端式二极管有极性。零件负极标示:1)色带,2)凹槽,3)颜色标示(玻璃体);PCB负极标示:1)竖杠标示,2)色带标示,3)丝印尖角标示,4)“匚”框标示6、集成电路(Integrated Circuit)6.1 SOIC类型封装有极性。极性标示:1)色带,2)符号,3)凹点、凹槽,4)斜边6.2 SOP或QFP类型封装有极性。极性标示:1)凹点/凹槽标示,2)其中一个点与其它两/三个点的(大小/形状)不同。6.3 QFN类型封装有极性。极性标示:1)一个点与其它两个点(大小/形状)不同,2)斜边标示,3)符号标示(横杠/“+”号/圆点)。7、栅格排列球形脚芯片(Ball Grid Array)7.1零件极性:凹点/凹槽标示/圆点/圆圈标示;PCB板极性:圆圈/圆点/字母“1或A”/斜角标示。零件极性点对应PCB上极性点。smt电阻识别方法色环电阻的颜色一般有棕、红、橙、黄、绿、蓝、紫、灰、白、黑、金、银共12种颜色,其中前十种颜色代表的是1~9(黑代表0),金银分别代表两种误差(正负5%和正负10%)正常出厂的电阻上会有四条色环,其中前两条颜色代表的是纯数字,例如橙黑就代表数字30(不是说电阻为30欧),第三条色环代表0的个数,例如第三天色环为红色就代表数字30后面有两个0,此电阻的阻值就为30 00欧(3k欧)最后一条色环颜色非金即银,例如,最后一条色环为银色,就代表改电阻的阻值在3000欧的正负10%之间徘徊(电阻的真正阻值就是在这个区间之内的任何一个确定的值)smt电容极性判断及容量识别电容主要分为电解电容和元片电容,电解电容的形状为圆柱体,它的圆柱面上标有其电容大小,且有极性之分(长脚为正极,短脚为负极)而元片电容就没有极性之分,其形状一般为圆饼形,上面标有三个数字,其中第一二位数字代表电容值,第三位数字代表0的个数,比如233,即代表电容值为23 000PF即0.023微法来源:SMTJS资讯欢迎点击了解更多关于“助焊剂产品”的介绍!【助焊剂小知识】助焊剂在PCB行业中应用极广,其品质直接影响电子工业的整个生产过程和产品质量。随着RoHS 和WEEE指令的实行,无铅化对助焊剂的性能提出了更高的要求,助焊剂已由传统的松香型向无卤、无松香、免清洗、低固含量方向发展,其组成也随之发生了相应的变化,各组分的相互作用,使助焊剂的性能更加优良。1、助焊剂的基本组成国内外助焊剂一般由活化剂、溶剂、表面活性剂和特殊成分组成。特殊成分包括缓蚀剂、防氧化剂、成膜剂等。2、助焊剂各成分的作用被焊金属工件表面存在氧化物、灰尘等污垢,阻碍工件基体金属和焊料之间以原子状态相互扩散,因此必须清除氧化物等以使表面清洁露出金属基体,但是被清洁的金属基体表面的原子在大气中又立刻被氧化,在焊接温度下,氧化速度更快。所以在焊接过程中加入助焊剂,用来协助提供没有氧化层的金属表面,并保持这些表面的无氧化物状态,直到焊锡与金属表面完成焊接过程。同时依靠焊剂的化学作用,与被焊金属表面的氧化物化合,在焊接温度下形成液态化合物,使被焊金属部位表面的金属原子与熔融焊料的原子相互扩散,以达到锡焊连接的目的。在焊接过程中助焊剂还能促进焊锡的流动和扩散,通过减小表面不平度来影响焊锡表面张力在焊锡扩散方向上的平衡。理想的助焊剂除化学活性外,还要具有良好的热稳定性、粘附力、扩展力、电解活性、环境稳定性、化学官能团及其反应特性、流变特性、对通用清洗溶液和设备的适应性等。助焊剂的上述作用都是通过其中的活化剂、溶剂、表面活性剂等成分的作用来实现的。以上一文,仅供参考! 欢迎来电咨询合明科技电子元器件助焊剂,SIP系统级封装芯片水基清洗方案,表面贴装元器件焊后清洗剂,PCB波峰焊清洗剂,治具助焊剂清洗剂,助焊剂清洗剂,PCB治具清洗剂,PCB助焊剂清洗剂,合明科技,SMT电子制程水基清洗全工艺解决方案,汽车用 IGBT芯片封装焊后清洗剂,IGBT芯片清洗剂,IGBT模块焊后锡膏清洗剂,IGBT功率半导体模块清洗,SMT锡膏回流焊后清洗剂,PCBA焊后水基清洗剂,系统封装CQFP器件焊后助焊剂清洗剂、SIP芯片焊后清洗剂、BMS电路板焊后清洗剂,半导体分立器件除助焊剂清洗液、半水基清洗剂、IGBT功率模块焊后锡膏水基清洗剂、PCB组件封装焊后水性环保清洗剂、SMT封装焊后清洗剂、精密电子清洗剂、半导体分立器件清洗剂、SMT焊接助焊剂清洗剂、锡嘴氧化物清洗剂、PCBA清洗剂、芯片封装焊后清洗剂、水性清洗剂、FPC清洗剂、BGA植球后清洗剂、球焊膏清洗剂、FPC电路板水基清洗剂、堆叠组装POP芯片清洗剂、油墨丝印网板水基清洗全工艺解决方案、BMS新能源汽车电池管理系统电路板制程工艺水基清洗解决方案、储能BMS电路板水基清洗剂、PCBA焊后助焊剂清洗剂、组件和基板除助焊剂中性水基清洗剂、功率电子除助焊剂水基清洗剂、功率模块/DCB、引线框架和分立器件除助焊剂水基清洗剂、封装及晶圆清洗水基清洗剂、倒装芯片水基清洗、SIP和CMOS芯片封装焊后清洗剂、SMT钢网、丝网和误印板清洗除锡膏、银浆、红胶,SMT印刷机网板底部擦拭水基清洗剂、焊接夹治具、回流焊冷凝器、过滤网、工具清洗除被焙烤后助焊剂和重油污垢清洗剂,电子组件制程水基清洗全工艺解决方案。

  • 回流焊后焊锡膏残留清洗剂合明科技分享:SMT加工回流焊的温度曲线 Reflow Profile

    回流焊后焊锡膏残留清洗剂合明科技分享:SMT加工回流焊的温度曲线 Reflow Profile

    回流焊后焊锡膏残留清洗剂合明科技分享:SMT加工回流焊的温度曲线 Reflow Profile电子产业之所以能够蓬勃发展,表面贴焊技术(SMT, Surface Mount Technology)的发明及精进占有大程度的贡献。而回流焊(Reflow)又是表面贴焊技术中重要的技术之一。这里我们就试着来解释一下回流焊的一些技术与温度设定的问题。(▲ Soaking type 典型浸润式回流焊温度曲线)(▲ Slumping type 斜升式回流焊温度曲线)回流焊的温度曲线共包括了预热、吸热、回流焊和冷却等四个区块,以下为个人的心得整理,如果有误也请各位先进不吝指教。预热区(Pre-heat zone)预热区通常是指由温度由常温升高至150°C左右的区域,在这个区域,温度缓升以利锡膏中的部分溶剂及水气能够及时挥发,电子零件(特别是IC零件)缓缓升温,为适应后面的高温预作准备。但PCB表面的零件大小不一。吸热裎度也不一,为了避免零件内外或不同零件间有温度不均匀的现象,所以预热区升温的速度通常控制在1.5°C~3°C/sec之间。预热区均匀加热的另一目的,是要使锡膏中的溶剂可以适度的挥发并活化助焊剂,因为大部分助焊剂的活化温度大约落在150°C上下。快速升温有助快速达到助焊剂软化的温度,因此助焊剂可以快速地扩散并覆盖到最大区域的焊点,它可能也会让一些活化剂融入实际合金的液体中。可是,升温如果太快,由于热应力的作用,可能会导致陶瓷电容的细微裂纹(micro crack)、PCB受热不均而产生变形(Warpage)、空洞或IC晶片损坏,同时锡膏中的溶剂挥发太快,也会导致塌陷产生的危险。较慢的温度爬升则允许更多的溶剂挥发或气体逃逸,它也使助焊剂可以更靠近焊点,减少扩散及崩塌的可能。但是升温太慢也会导致过度氧化而降低助焊剂的活性。炉子的预热区一般占加热通道长度的1/4—1/3,其停留时间计算如下:假设环境温度为25°C,若升温斜率按照3°C/sec计算则(150-25)/3即为42sec,如升温斜率按照1.5°C/sec计算则(150-25)/1.5即为85sec。通常根据组件大小差异程度调整时间以调控升温斜率在2°C/sec以下为最佳。 另外还有几种不良现象都与预热区的升温有关系,下面一一说明:1塌陷这主要是发生在锡膏融化前的膏状阶段,锡膏的黏度会随著温度的上升而下降,这是因为温度的上升使得材料内的分子因热而震动得更加剧烈所致;另外温度迅速上升会使得溶剂(Solvent)没有时间适当地挥发,造成黏度更迅速的下降。正确来说,温度上升会使溶剂挥发,并增加黏度,但溶剂挥发量与时间及温度皆成正比,也就是说给一定的温升,时间较长者,溶剂挥发的量较多。因此升温慢的锡膏黏度会比升温快的锡膏黏度来的高,锡膏也就比较不容易产生塌陷。2锡珠迅速挥发出来的气体会连锡膏都一起往外带,在小间隙的零件下会形成分离的锡膏区块,回流焊时分离的锡膏区块会融化并从零件底下冒出而形成锡珠。3锡球升温太快时,溶剂气体会迅速的从锡膏中挥发出来并把飞溅锡膏所引起。减缓升温的速度可以有效控制锡球的产生。但是升温太慢也会导致过度氧化而降低助焊剂的活性。4灯蕊虹吸现象这个现象是焊料在润湿引脚后,焊料从焊点区域沿引脚向上爬升,以致焊点产生焊料不足或空銲的问题。其可能原因是锡膏在融化阶段,零件脚的温度高于PCB的銲垫温度所致。可以增加PCB底部温度或是延长锡膏在的熔点附近的时间来改善,最好可以在焊料润湿前达到零件脚与焊垫的温度平衡。一但焊料已经润湿在焊垫上,焊料的形状就很难改变,此时也不在受温升速率的影响。5润湿不良一般的润湿不良是由于焊接过程中锡粉被过度氧化所引起,可经由减少预热时锡膏吸收过多的热量来改善。理想的回流焊时间应尽可能的短。如果有其他因素致加热时间不能缩短,那建议从室温到锡膏熔点间採线性温度,这样回流焊时就能减少锡粉氧化的可能性。6虚焊或“枕头效应”(Head-In-Pillow)虚焊的主要原因可能是因为灯蕊虹吸现象或是不润湿所造成。灯蕊虹吸现象可以参照灯蕊虹吸现象的解决方法。如果是不润湿的问题,也就是枕头效应,这种现象是零件脚已经浸入焊料中,但并未形成真正的共金或润湿,这个问题通常可以利用减少氧化来改善,可以参考润湿不良的解决方法。7墓碑效应及歪斜这是由于零件两端的润湿不平均所造成的,类似灯蕊虹吸现象,可以藉由延长锡膏在的熔点附近的时间来改善,或是降低升温的速率,使零件两端的温度在锡膏熔点前达到平衡。另一个要注意的是PCB的焊垫设计,如果有明显的大小不同、不对称、或是一方焊垫有接地(ground)又未设计热阻(thermal thief)而另一方焊垫无接地,都容易造成不同的温度出现在焊垫的两端,当一方焊垫先融化后,因表面张力的拉扯,会将零件立直(墓碑)及拉斜。8空洞(Voids)主要是因为助焊剂中的溶剂或是水气快速氧化,且在焊料固化前未即时逸出所致。吸热区 (Soak zone)一般将这个区域翻译成「浸润区」,但经白老师纠正,正确的名称应该叫「吸热区」,也称「活性区」。在这段几近恒温区的温度通常维持在150±10°C的区域,斜昇式的温度通常落在150~190°C之间,此时锡膏正处于融化前夕,焊膏中的挥发物会进一步被去除。活化剂开始启动,并有效的去除焊接表面的氧化物,PCB表面温度受热风对流的影响,让不同大小、质地不同的零组件温度能保持均匀温度,板面温度差△T接近最小值。(如果PCB上的零件简单,没有太多複杂的零件,如BGA或大颗容易或不易吸热零件,也就是说零件间的温度可以轻易达到均匀,建议使用「斜昇式曲线」。现代科技进步,有些回流焊炉的效率好,可以快速均匀所有零件的温度,也可以考虑「斜昇式曲线」。「斜昇式曲线」的优点是希望确保锡膏融锡时所有焊点同时融锡,已达到最佳的焊接效果。)温度曲线形态接近水平状,它也是评估回流焊炉工艺的一个窗口,选择能维持平坦活性温度曲线的炉子将可提高焊接的效果。特别是防止立碑缺陷的产生,因为较不易造成融锡不一的时间差,零件两端也就比较不会有应力不同的问题。恒温区通常在炉子的2,3区之间,时间维持约为60~120s,若时间过长会导致松香过度挥发,并造成锡膏过度氧化的问题。在回流焊接时失去活性和保护功能,以致焊接后造成虚焊、焊点残留物发黑、焊点不光亮等问题。此区域的温度如果升温太快,锡膏中的松香(助焊剂)就会迅速膨胀挥发,正常情况下,松香应该会慢慢从锡膏间的缝隙逸散,当松香挥发的速度过快时,就会发生气孔、炸锡、锡珠等品质问题。回流焊区(Reflow zone)回流焊区是整段回流焊温度最高的区域,通常也叫做「液态保持时间(TAL, time above liquids)」。此时焊料中的锡或镍与焊垫上的铜由于扩散作用而形成金属间的化合物Cu5sn6或Ni3Sn4。以OSP的表面处理为例:当锡膏融化后,会迅速润湿铜层,锡原子与铜原子在其介面上互相渗透,初期Sn-Cu合金的结构为良好的Cu6Sn5,其厚度为1-3μ,为回流焊炉子内的关键阶段,因为装配上的温度梯度必须最小,TAL必须保持在锡膏制造商所规定的参数之内。产品的峰值温度也是在这个阶段达成的(装配达到炉内的最高温度),时间如果过长就会继续生成Cu3Sn的不良IMC。ENIG表面处理的板子,初期则会生成Ni3Sn4的IMC,不会有Cu6Sn5。必须小心的是,不要超过板上任何温度敏感元件的最高温度和加热速率。例如,一个典型符合无铅制成的坦电容具有的最高温度爲260°C只能持续最多10秒钟。理想状况下应该让装配上所有的焊点同时、同速率达到相同的峰值温度,以保证所有零件在炉内经历相同的环境。回流焊的峰值温度,通常取决于焊料的熔点温度及组装零件所能承受的温度。一般的峰值温度应该比锡膏的正常熔点温度要高出约25~30°C,才能顺利的完成焊接作业。如果低于此温度,则极有可能会造成冷焊与润湿不良的缺点。冷却区(Cooling zone)在回流焊区之后,产品冷却,固化焊点,将为后面PCBA装配的工序准备。控制冷却速度也是关键的,冷却太快可能损坏装配,冷却太慢将增加TAL,可能造成脆弱的焊点。一般认为冷却区应迅速降温使焊料凝固。迅速冷却也可以得到较细的合晶结构,提高焊点的强度,使焊点光亮,表面连续并呈弯月面状,但缺点就是较容易生成孔洞,因为有些气体来不及逃逸。相反的,在熔点以上缓慢的冷却则容易导致过量的介金属化合物产生及较大合晶颗粒,降低抗疲劳强度。采用比较快的冷却速率可以有效吓阻介金属化合物的生成。在加速冷却速度的同时须注意到零件耐冲击的能力,一般的电容所容许的最大冷却速率大约是4°C/min。过快的冷却速率很可能会引起应力影响而产生龟裂(Crack)。也可能引起焊垫与PCB或焊垫与焊点的剥离,这是由于零件、焊料、与焊点各拥有不同的热膨胀系数及收缩率的结果。一般建议的降温速度为2~5°C/s之间。图片&文章来源:汽车电子硬件设计合明科技谈:回流焊保养清洗该注意什么?回流焊工艺是通过重新熔化预先分配到印制板焊盘上的膏状软钎焊料,实现表面组装元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。回流焊的技术在电子制造行业领域我们并不陌生,在我们电子产品各种板卡上的元件都必须通过回流焊的工艺焊接到线路板上的。这种工艺的优势是温度更易于控制,焊接过程中还能避免氧化,制造产品成本也更容易控制。这种设备的内部有一套电热电路,将氮气加热到足够高的温度之后吹向已经贴好元件的线路板,让元件两侧的焊料融化后与主板粘结。如何管控好回流焊接品质,生产制程主要从这几方面进行优化:1.要设置科学的回流焊温度曲线并且定期要做温度曲线的实时测试。2.要按照PCB设计时的焊接方向进行焊接。3.焊接过程中要防止传送带震动。4.必须对首块印制板的焊接效果进行检查。5.焊接是否充分、焊点表面是否光滑、焊点形状是否呈半月状、锡球和残留物的情况、连焊和虚焊的情况。还要检查PCB表面颜色变化等情况。并根据检查结果调整温度曲线。在整批生产过程中要定时检查焊接质量。6.定期对回流焊进行保养,因机器长期工作,附着固化的松香等有机或无机污染物,为了防止PCB的二次污染及保证工艺的顺利实施,需要定期进行维护清洗。在回流焊保养中,我们该怎样操作,并需注意什么呢?1、需制定回流焊设备保养制度,我们在使用完回流焊之后必须要做设备保养工作,不然很难维持设备的使用寿命。2、日常应对各部件进行检查维护,特别注意传送网带,不能使其卡住或脱落;3、检修机器时,应关机切断电源,以防触电或造成短路;4、机器必须保持平稳,不得倾斜或有不稳定的现象;5、定期对回流焊即炉膛、网带、冷凝器进行清洗,制定周、月、季保养计划,确保回流焊接品质。深圳市合明科技作为长期奋战在电子制程行业最前端国家高新技术企业,聚焦行业最新制程清洗技术,专注于电子制程,服务全球电子制造产业。合明科技水基清洗系列产品可涉及电子制程全工艺段,即网板在线清洗、网板离线及错印板清洗、PCBA清洗、治具载具清洗、设备保养清洗, 以安全、环保、清洗力强 等优势被广泛运用。针对回流焊设备保养清洗,推荐合明科技水基产品,安全环保,满足目前ROHS、REACH、SONY00259、 HF等环保法规的要求,清洗效率高且低成本。应用范围水基清洗剂清洗工艺清洗污染物回流焊设备保养合明科技/W4000超声或喷淋焙烤过的焊剂残留及油污 冷凝器/链爪/旋风分离器回流炉/波峰炉可拆件 W5000喷雾型擦拭回流炉/波峰炉非拆件 以上一文,仅供参考! 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  • 摄像头模组COB封装焊接清洗剂合明科技分享:手机摄像头为什么越来越多?

    摄像头模组COB封装焊接清洗剂合明科技分享:手机摄像头为什么越来越多?

    摄像头模组COB封装焊接清洗剂合明科技分享:手机摄像头为什么越来越多?当下各大手机厂商都开始采用多摄像头的设计,而且随着手机的更新换代,摄像头数量也越来越多。你有没有好奇过,为什么拍摄一张照片需要这么多摄像头呢?1拍照时发生了什么?我们先来了解下手机是如何拍照的。 首先,光线穿过手机的镜头进入内部的光学系统。光学系统其实是一系列的透镜,这些透镜能把从物体同一点发出的光线汇聚到感光元件上。镜头的光学系统感光元件再把接收到的光信号转化成电信号,并将这些电信号编码成手机芯片可以看懂的一串数字信号01110101…… 芯片接收到这些数字信号后,会将它们存储,经过一系列处理把它们变成一串指令,告诉显示屏上的每个像素点该发出怎样的光。 屏幕上每个像素点发出的光汇聚在一起,就形成一张完整的照片,呈现在我们眼前。 上面这些看似复杂的过程其实可以简单地看成三个过程:光学系统接收并处理光线→感光元件把光信号转化成电信号→手机芯片记录这些信号并将其呈现在屏幕上。 这个过程看似完美,但是却潜藏着一个很大的问题,那就是要想拍出一张完美的照片就要保证进入光学系统的光足够多、光学系统足够复杂,这就需要一套尽可能大的光学系统和尽可能大的感光芯片,这与手机越做越轻、越做越薄的理念是背道而驰的。市面上曾经出现过的大镜头可变焦手机,现在已经被淘汰而且,当我们拍摄较远的物体时往往需要变焦的功能,过于薄的光学系统无法实现光学变焦,只能通过放大像素的方法来将图像放大,这会导致图像清晰度的下降。那么怎样才能再不增加摄像头厚度的情况下继续提升手机的拍摄能力,让画面更清晰更明亮呢?增加摄像头数量就是一种不错的方法。2多摄像头强在哪里?手机背后的摄像头们看似互相之间没有什么区别,但其实它们的本领各有不同。 首先,手机需要有一个主摄像头,用来采集要拍摄的画面。在这个画面清晰度是足够的,但受限于手机摄像头光学系统的大小,这个摄像头拍出的画面可能无法足够突出主体,色彩不够鲜艳,拍摄夜景时物体的轮廓也不够清晰。此外,在拍摄更远的物体时,单一的摄像头还无法实现光学变焦。 所以,大部分单摄像头手机会在你按下快门之前预先用不同的拍照模式,选取不同的焦点拍摄多张照片,在你按下快门后再将这些照片内的信息汇总,通过手机芯片高速的计算,合成出一张效果更佳的照片呈现给我们。单摄像头画面大多也是多张合成的这种方法虽好,但是一个摄像头无论再怎么改变模式,它能获得的图像信息也是有限的,要想把照片拍得更好就要获得更多不同类型的图像信息。 于是人们在主摄像头的基础上又添加了多个辅助摄像头,这样就可以在拍照时同时采集到更多的信息。 >>>>多摄像头测距我们人眼在观察物体时,往往被注视的物体最清晰,没有被注视的其他物体和背景相对模糊。要想让拍摄出的照片达到和人眼一样的效果,我们需要一个大光圈,高进光量的大镜头,大概有半个手机那么大,和手机外包装盒一样厚,这显然是不现实的。既然不能在手机上安装足够大的镜头,那不如就用多个小镜头试试。于是,人们在手机上安装了多个参数不同的小摄像头。 这些摄像头的位置,参数都不同,因此拍摄出的画面有很大的差异,通过比较不同摄像头各自拍摄出来的照片的不同,手机就可以利用算法识别出画面中哪个物体离我们近,那个物体离我们远。 知道了画面中各个物体的远近后,手机就可以利用设定的程序,将离我们近的主体尽可能清晰地显示,再将离我们远的背景部分刻意模糊掉,这样就达到了和人眼类似的效果。 >>>>黑白摄像头什么决定着手机拍照的清晰度呢?小伙伴们可能会异口同声地说——像素。然而,这个答案并不准确。 拍照的本质是记录光线中携带的信息,并再次用画面表现出来。拍摄的画面要想清晰,不光要有足够多的像素,还要保证每个像素点都获得足够多的光线,也就是进光量要足够。 然而受限于尺寸,手机芯片上每个像素点很小,能收集到的光普遍较少,即便像素再高也无法拍摄出足够清晰的画面,尤其在夜间,光线弱的时候,更是会出现噪点多,画面内物体边缘模糊的现象,这时候就需要黑白摄像头来弥补。 对于彩色摄像头,需要在感光元件上同时采集红、绿、蓝三种光。 这就意味着,对于一个5000万像素的摄像头来说,需要在本来就不大的感光芯片上分割出5000万个红色像素、5000万个蓝色像素、5000万个绿色像素,一共15000万个区域,每个区域分到的面积十分的少,这使得每个像素接收到的光也会很少。 而黑白摄像头只需要区分光的明暗就好,不需要分别光的颜色,对于5000万像素的黑白摄像头,只需要在感光芯片上分割5000万个区域即可,平均每个像素可以接收光照的面积是彩色摄像头的3倍,能够更清晰地将画面呈现出来。黑白摄像头光学元件可采集光的面积是普通摄像头的3倍当手机拥有黑白和彩色两种摄像头时,就可以同时拍到一张色彩鲜艳但有些许噪点的图像和一张更加清晰、噪点更少的黑白照片。手机芯片会将两张照片中的信息汇总,通过算法合成出一张既清晰,色彩又绚丽的照片,两全其美。 >>>>不同焦距的摄像头解决了虚化和进光量不足的问题,无法实现光学变焦也是手机摄像头的一大缺陷。 我们知道,要想实现光学变焦,就需要使镜头伸缩,来改变光学系统的焦距。然而手机的光学系统被固定在一个很小的空间内,无法实现伸缩,自然无法光学变焦。 既然一个固定焦距的摄像头不行,那么多个具有不同焦距的摄像头是不是就能实现了呢?目前可实现变焦的手机一般是搭载两个或多个不同焦距的摄像头,拍摄时,不同焦距的摄像头同时进行拍摄,获得远近不同的图像信息,手机芯片将这些信息整合,最终合成出你想要放大的对应倍数的图像,并保证放大前后画面同样清晰,达到和光学变焦相同的效果。3照相的本质讲到这里,可能有小伙伴会有这样的疑问:多摄像头拍摄无非是用算法把多个摄像头拍摄到的信息合成在一起,那么合成的照片是真实的吗? 其实,无论是数码摄像头、胶片相机,还是我们的眼睛,这些工具或器官记录下来的画面其实都不是真实的画面本身,而是经过大脑或芯片处理过的信息。拍照的本质其实就是在收集信息,然后把这些信息用我们人类能理解的画面展示出来。多摄像头其实就好比多个观察员,它们各司其职,把物体的轮廓、颜色、远近等信息记录下来。而手机芯片像一个画师,它利用摄像头收集来的信息再次把画面塑造在我们眼前。文章来源于数字北京科学中心 ,作者北京科学中心合明科技谈:摄像模组清洗如何选择合适的清洗剂?国内市场惊人的模组产能,强有力地推动了国内手机巨头在国际市场中一往无前强劲势头,而终端手机品牌能快速扩大量能,与手机摄像头模组行业的高速发展和高精密电子行业水基清洗技术的迅猛发展息息相关。  随着手机精密程度愈来愈高,留给指纹识别和摄像头模组的空间也越发缩小,模组厂商相互竞争现已进入了白热化,现阶段硬性条件都相差无几的背景下,说到底是各工艺制造环节效率与管理模式相互竞争,谁的供应链优势越显著,谁就能在变化莫测的市场经济浪潮中锐不可当,游刃有余。  摄像头模组主要由镜头、传感器Sensor、后端图像处理芯片、软板4个部分构成。模组是影像捕捉极为重要的电子器件,器件的洁净决定了模组使用的效果。在生产装置过程中对元件清洁层面的要求很高。作为SMT后封装前最关键的一道环节,清洗直接关系到着整个工艺流程进度甚至于掌握着企业命脉。  1、在清洗剂层面的要求  (1)选择与使用焊剂匹配的清洗剂;  (2)清洗剂能适应不同情况,不会因生产工艺微小的改变而无法适应;  (3)要求清洗剂粘度低,流动性好,以适应微细间隙部分的清洗;  (4)清洗剂提供商有足够的技术储备,能提供强大的技术支持;  (5)环保低成本,顺应国有环保战略方针,无毒  2、在工艺和设备上的要求  (1)胜任高精、高密、组装有microBGAs、Flip-Chips等高新元器件的高洁净清洗  (2)无毒、低毒、防火、防爆  (3)溶剂内循环,低排污  (4)参数自控,特别是洁净度自控  3、相对于传统溶剂型清洗剂,水基清洗优势体现在以下几个层面:  (1)使用安全,无闪点;  (2)无毒,对人体危害小;  (3)清洗寿命长,相对成本低;  (4)能彻底有效清除各种残留物,满足高精、高密、高洁净清洗要求;  一些摄像头模组厂商选购清洗剂时,多多少少未考虑到产品与洗剂的互相不兼容性,生产过程中常见有金面氧化,发黄变色,镜面氧化,字符脱落,板发白变暗等等,以及COB制程中holder胶直接洗脱落掉,或金线綁定不良打不上线等问题,合明科技专门研制生产的针对摄像头模组的水基型清洗剂,添加了抗氧化因子,水质稳定剂,优良的缓蚀剂,在兼容性与可靠性层面都做得更好,有效清除氧化残留物、锡膏的助焊剂焊接残留等,清洗品质有保证,是摄像模组清洗理想的水基清洗剂。以上一文,仅供参考! 欢迎来电咨询合明科技摄像头模组COB封装焊接清洗剂、功率电子半导体器件清洗剂、5G产品PCBA焊膏锡膏水基清洗剂、SMT焊后助焊剂锡膏残留清洗剂、PCB组装除助焊剂清洗剂,电路板组装件清洗剂,电子封装水基清洗解决方案,PCB波峰焊清洗剂,治具助焊剂清洗剂,助焊剂清洗剂,PCB治具清洗剂,PCB助焊剂清洗剂,合明科技,SMT电子制程水基清洗全工艺解决方案,汽车用 IGBT芯片封装焊后清洗剂,IGBT芯片清洗剂,IGBT模块焊后锡膏清洗剂,IGBT功率半导体模块清洗,SMT锡膏回流焊后清洗剂,PCBA焊后水基清洗剂,系统封装CQFP器件焊后助焊剂清洗剂、SIP芯片焊后清洗剂、BMS电路板焊后清洗剂,半导体分立器件除助焊剂清洗液、半水基清洗剂、IGBT功率模块焊后锡膏水基清洗剂、PCB组件封装焊后水性环保清洗剂、SMT封装焊后清洗剂、精密电子清洗剂、半导体分立器件清洗剂、SMT焊接助焊剂清洗剂、锡嘴氧化物清洗剂、PCBA清洗剂、芯片封装焊后清洗剂、水性清洗剂、FPC清洗剂、BGA植球后清洗剂、球焊膏清洗剂、FPC电路板水基清洗剂、堆叠组装POP芯片清洗剂、油墨丝印网板水基清洗全工艺解决方案、BMS新能源汽车电池管理系统电路板制程工艺水基清洗解决方案、储能BMS电路板水基清洗剂、PCBA焊后助焊剂清洗剂、组件和基板除助焊剂中性水基清洗剂、功率电子除助焊剂水基清洗剂、功率模块/DCB、引线框架和分立器件除助焊剂水基清洗剂、封装及晶圆清洗水基清洗剂、倒装芯片水基清洗、SIP和CMOS芯片封装焊后清洗剂、SMT钢网、丝网和误印板清洗除锡膏、银浆、红胶,SMT印刷机网板底部擦拭水基清洗剂、焊接夹治具、回流焊冷凝器、过滤网、工具清洗除被焙烤后助焊剂和重油污垢清洗剂,电子组件制程水基清洗全工艺解决方案。

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