[Phân tích kỹ thuật] Công nghệ kem hàn giải quyết vấn đề râu thiếc
Bảo vệ độ tin cậy của sản xuất điện tử
🔬 Cơ chế vi mô · Kiểm soát ứng suất · Giải pháp
I. Sự hình thành và điều kiện phát triển của râu thiếc
Râu thiếc là tinh thể thiếc nguyên chất dạng râu mọc tự nhiên từ bề mặt thiếc hoặc kim loại mạ thiếc, quá trình hình thành của nó liên quan đến sự dịch chuyển vật lý của tinh thể kim loại, thường do ứng suất sau khi hàn gây ra. Sự phát triển của nó là một hành vi rão ở nhiệt độ phòng dưới tác dụng của gradient ứng suất, cần đồng thời hội đủ ba điều kiện:
-
1. Nguồn ứng suất:
Đây là nguồn động lực cho sự phát triển của râu thiếc, như hợp chất liên kim loại Cu6Sn5 hình thành giữa giao diện Cu/Sn tạo ra ứng suất nén lên lớp thiếc chính là nguồn ứng suất phổ biến. -
2. Sự ràng buộc của lớp oxy hóa:
Cung cấp sự hạn chế không gian nhất định cho sự khuếch tán và tích tụ của nguyên tử thiếc. -
3. Sự khuếch tán tầm xa của nguyên tử Sn:
Khiến nguyên tử thiếc có thể di chuyển và hình thành râu thiếc dưới tác dụng của ứng suất.
II. Cơ chế hình thành râu thiếc
Cơ chế phát triển của râu thiếc vẫn chưa hoàn toàn rõ ràng, nhưng nghiên cứu chỉ ra rằng, ứng suất nén bên trong lớp mạ là động lực chính cho sự phát triển của râu thiếc. Cụ thể, trong sản xuất điện tử, thiếc và đồng sẽ khuếch tán lẫn nhau, từ đó hình thành hợp chất liên kim loại (IMC). Quá trình này làm ứng suất bên trong lớp thiếc tăng nhanh, thúc đẩy nguyên tử thiếc khuếch tán dọc theo biên giới hạt tinh thể, từ đó sinh ra râu thiếc.
Nguồn gốc ứng suất nén đa dạng, bao gồm:
- ● Ứng suất cơ học: Có thể đến từ sự ép nén khi lắp đặt linh kiện.
- ● Ứng suất nhiệt: Sinh ra do sự khác biệt hệ số giãn nở nhiệt của các vật liệu khác nhau trong quá trình làm việc của sản phẩm điện tử.
- ● Ứng suất hóa học: Liên quan mật thiết đến phản ứng hóa học của thiếc và các kim loại khác.
III. Mối liên hệ giữa kem hàn và râu thiếc
Việc sử dụng kem hàn có mối liên hệ mật thiết với sự hình thành râu thiếc. Thành phần kem hàn, quy trình in và hàn đều sẽ ảnh hưởng đến sự hình thành râu thiếc:
Loại và tỷ lệ nguyên tố hợp kim, chất lượng của chất trợ hàn... đều sẽ thay đổi cấu trúc tinh thể lớp thiếc, trạng thái ứng suất nội tại cũng như tính toàn vẹn của lớp oxy hóa.
Độ dày in kem hàn quyết định trực tiếp độ dày lớp thiếc sau đó, quá dày hoặc quá mỏng đều có thể tăng nguy cơ phát triển râu thiếc.
Đường cong nhiệt độ hàn hồi lưu (tốc độ gia nhiệt, nhiệt độ đỉnh, thời gian giữ nhiệt) sẽ ảnh hưởng đến tốc độ hình thành và hình thái của IMC, từ đó ảnh hưởng đến việc sinh ra râu thiếc.
IV. Phương pháp ứng phó của Earlysun Technology
Earlysun Technology với tư cách là người xuất sắc trong lĩnh vực sản phẩm hóa chất điện tử, nhắm vào vấn đề râu thiếc, đã áp dụng hàng loạt biện pháp hiệu quả trong R&D sản phẩm kem hàn và kiểm soát quy trình.
(1) R&D sản phẩm kem hàn
- • Tối ưu hóa tỷ lệ hợp kim: Tinh chỉnh tỷ lệ nguyên tố hợp kim trong kem hàn, tối ưu hóa cấu trúc tinh thể lớp thiếc.
- • Kiểm soát nghiêm ngặt chất trợ hàn: Đảm bảo chất trợ hàn chất lượng cao có thể hình thành lớp oxy hóa đồng đều và ổn định trên bề mặt lớp thiếc sau khi hàn, lớp oxy hóa này có thể ràng buộc nguyên tử thiếc, ngăn chặn chúng khuếch tán tùy ý, từ đó ức chế sự phát triển của râu thiếc.
(2) Kiểm soát quy trình in và hàn kem hàn
- • Kiểm soát chính xác độ dày in: Dựa vào thiết bị in tiên tiến và kiểm soát quy trình chính xác, đảm bảo độ dày in kem hàn vừa phải, tránh phân bố ứng suất không đều hoặc tích tụ do quá dày hoặc quá mỏng.
- • Tối ưu hóa đường cong nhiệt độ hàn hồi lưu: Tinh chỉnh tốc độ gia nhiệt, nhiệt độ đỉnh và thời gian giữ nhiệt. Tốc độ gia nhiệt chậm có thể giảm sinh ra ứng suất nhiệt; nhiệt độ đỉnh và thời gian giữ nhiệt phù hợp có thể đảm bảo sự phát triển của IMC ở trạng thái lý tưởng.
Vấn đề râu thiếc có thể gây ngắn mạch giữa linh kiện và dây dẫn, dẫn đến sự cố sản phẩm điện tử.
Sự đổi mới liên tục của Earlysun Technology trong sản phẩm kem hàn và quy trình đã cung cấp giải pháp tin cậy cho đông đảo doanh nghiệp sản xuất điện tử. Chúng tôi sẽ tiếp tục giữ vững tinh thần chuyên nghiệp, sáng tạo, thâm canh trong lĩnh vực sản phẩm hóa chất điện tử, hỗ trợ ngành sản xuất điện tử tiến tới giai đoạn phát triển chất lượng cao hơn.
