离心雾化焊锡粉粒径受哪些参数影响-深圳福英达
离心雾化焊锡粉粒径受哪些参数影响-深圳福英达
半导体的封装工艺如SMT，BGA，固晶等往往会用到锡膏进行焊接作业。锡膏主体是由焊锡粉和助焊剂构成，其中焊粉的占比最高，因此焊锡粉的性能如氧含量和球形度会对锡膏可靠性产生巨大影响。市面上焊锡粉制备技术有超声雾化和离心雾化，其中离心雾化是本文的话题。离心雾化器的操作参数包括了转速，熔融金属进料速率、雾化器的形状和尺寸以及雾化器室中的氧含量等。在离心雾化过程中，熔融金属撞击高速旋转的转盘并在离心力的作用下径向扩散。然后，移动的熔融金属在转盘表面形成一层薄膜。理想情况下，熔融金属薄膜会在雾化器的边缘开始崩解并形成小液滴。
离心雾化器一般由浇注盘，雾化装置，雾化室，气氛控制装置组成。Plookphol等人分析了影响SAC305焊锡粉特性的参数，如进料速率，转速、雾化器形状以及氧含量对SAC305粉末的中值粒径和产量的影响。实验的雾化盘预热至180°C后，打开高速电机，并通过调整电机端子上的供电电压将其调整至预定速度。来自浇注盘的熔融合金然后通过喷嘴输送到旋转的雾化盘上。
图1. 实验离心雾化设备。
离心雾化参数的影响
转速和进料速率
SAC305粉末的粒度随着转速的增加而趋于更细。从图2可以看到，当转速到达25000rpm后，焊锡粉粒径变化率开始变得很小。进料速率不合适会造成熔融焊料在雾化器上的流动不连续性和过早固化。实验结果表明，SAC305焊锡粉的中值粒径随着进料速率的增加而增加。在更高的进料速率下，熔体膜的厚度会更厚，因此破碎的颗粒因此更粗糙。此外，更高的进料速率会导致更多的熔体滑动，导致熔体膜流动速度减慢。
图2. 转速对粉末粒径的影响(50mm平盘式雾化器，进料速度32kg/h，熔融焊料温度318℃)。
图3. 进料速率对粉末粒径的影响(50mm平盘式雾化器，转速20000rpm，熔融焊料温度318℃)。
雾化器形状和氧含量
雾化器的形状也会粒径有影响。与平盘式雾化相比，杯形雾化器制备的SAC305粉末粒径会更小。当雾化器的直径扩大时，焊锡粉的粒径会变得更小。具有倾斜边缘的雾化器将有助于使熔融膜进一步扩散到圆盘表面上。因此，雾化的液滴将以更高的速度从雾化器中分散开，并能够在飞行过程中持续分解。氧气会在熔融SAC305液滴的表面引起氧化，这应该会阻止所需的连续分解成更小的液滴。SAC305粉末的中值尺寸随着雾化室中氧含量的降低而下降，并且随着氧含量降低到10vol.%后, 几乎不影响粉末尺寸。当然，为了更好的SAC305状态，氧含量应该控制在低水平。
图4. 雾化室氧含量对粉末粒径的影响(40mm杯形雾化器，转速30000rpm，进料速率32kg/h，熔融焊料温度318℃)。
福英达焊锡粉
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参考文献
Plookphol, T., Wisutmethangoon, S. & Gonsrang, S. Influence of process parameters on SAC305 lead-free solder powder produced by centrifugal atomization. Powder Technology, vol.214.
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