TCWAN 0021-2021 金锡合金预成形焊片及应用推荐规范

ICS25.160.20CCSJ33团体标准T/CWAN0021—2021金锡合金预成形焊片及应用推荐规范Au-Snsolderpreformsandrecommendedapplicationprofile2021-08-10发布2021-10-01实施中国焊接协会发布T/CWAN0021—2021I目次前言...................................................................................................................................................................II1范围...................................................................................................................................................................12规范性引用文件..............................................................................................................................................13术语与定义......................................................................................................................................................14金锡合金预成形焊片技术要求......................................................................................................................15金锡合金预成形焊片的检验规则..................................................................................................................36金锡合金预成形焊片应用推荐规范..............................................................................................................4附录A（规范性）金锡合金预成形焊片的润湿性检测方法.........................................................................5T/CWAN0021—2021II前言本文件GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件由中国焊接协会提出并归口。本文件起草单位：广州先艺电子科技有限公司、南昌航空大学、合肥圣达电子科技实业有限公司、重庆科技学院、哈尔滨焊接研究院有限公司、中国电子科技集团第二十九研究所、郑州机械研究所有限公司、华北水利水电大学、黑龙江科技大学。本文件主要起草人：王善林、陈卫民、吴懿平、陈玉华、尹立孟、张凤伟、孙晓梅、罗建强、司浩、王永东、马一鸣、王捷、王星星、谢吉林、秦建、方乃文。T/CWAN0021—20211金锡合金预成形焊片及应用推荐规范1范围本文件规定了金锡合金预成形焊片的技术要求、检验规则和应用推荐规范。本文件适用于微电子器件电路封装、半导体分立器件封装及集成电路金属外壳封装用金锡合金预成形焊片。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T1425贵金属及其合金熔化温度范围的测量热分析试验方法GB/T2828计数抽样检验程序GB/T8170数值修约规则GB/T8979纯氮、高纯氮和超纯氮GB/T17684贵金属及其合金术语GB/T18762贵金属及其合金钎料规范GB/T33148钎焊术语GJB6468金锡合金钎料规范YS/T746无铅锡基焊料化学分析方法3术语与定义GB/T33148及GB/T17684界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1预成形焊片solderpreforms通过冲裁、切割等加工手段对钎料带材进行加工，从而制成的与待钎焊面形状相适应的钎料，在钎焊前装配在钎焊缝隙中。常见的形状包括片状、环状等。4金锡合金预成形焊片技术要求4.1化学成分金锡合金预成形焊片的成分应符合表1的规定，数值修约按照GB/T8170的规定进行。T/CWAN0021—20212表1金锡合金预成形焊片的化学成分牌号主要成分（质量分数）/%杂质含量，不大于/%AuSn各杂质元素Au80Sn2080.0±0.520.0±0.5Ag：0.10Cd：0.002Pb：0.07Al：0.005Cu：0.08As：0.03Fe：0.02Zn：0.003In：0.10Sb：0.20Bi：0.10Ni：0.01Au78Sn2278.0±0.522.0±0.54.2熔化温度金锡合金预成形焊片的熔化温度应符合表2的规定。表2金锡合金预成形焊片的熔化温度牌号熔化温度（℃）Au80Sn20277~283Au78Sn22277~3064.3润湿性铺展试验中，金锡合金预成形焊片熔融后能铺展形成表面光亮的圆形焊点，熔融焊料表面不得出现变色，不能含有气孔及夹杂等缺陷；收缩试验中，金锡合金预成形焊片熔融后能收缩成表面光亮的球体，熔融焊料表面不得出现变色。4.4几何尺寸金锡合金预成形焊片的典型形状及几何尺寸标识示意如图1所示。金锡合金预成形焊片的几何尺寸及其允许偏差应符合表3的规定。经供需双方协商，可供其他规格和允许偏差的产品。图1金锡预成型焊片的典型形状及几何尺寸示意图表3金锡合金预成形焊片的尺寸允许偏差标称厚度(T)长（L）、宽（W）或直径（D）的允许偏差T0.40mm±0.02mm0.40mm≤T1.00mm±0.03mmT≥1.00mm±0.05mm标称厚度(T)厚度（T）的允许偏差T0.05mm±0.005mm表3（续）T/CWAN0021—202130.05mm≤T0.10mm±0.008mm0.10mm≤T0.20mm±0.01mm0.20mm≤T0.40mm±0.02mm0.40mm≤T1.00mm±0.03mmT≥1.00mm±5%4.5外观质量金锡合金预成形焊片表面应清洁、平整，不应有起泡和起皮等缺陷；表面不应有氧化、脏污和色泽发暗。金锡预成形焊片形状应完好无变形，边缘应整齐，无裂边、卷边，无毛刺。5金锡合金预成形焊片的检验规则产品由制造商质量检验部门按炉号检验。5.1组批熔体浇铸成的铸锭为一个炉号。产品应成批提交验收，每批应由同一炉号、规格、状态的产品组成，每批重量不限。5.2检验项目及取样质量一致性检验项目及取样要求应符合表4的规定。表4质量一致性检验项目及取样要求检验项目取样来源取样方式及数量要求的章条号检验方法的章条号化学成分用于加工预成形焊片的金锡合金带材每批随机取3个样，取平均值4.15.3.1熔化温度用于加工预成形焊片的金锡合金带材每批随机取3个样，取平均值4.25.3.2润湿性用于加工预成形焊片的金锡合金带材每批随机取4个样4.35.3.3几何尺寸任意产品按GB/T2828S-3标准执行4.45.3.4外观质量任意产品逐片检验4.55.3.55.3检验结果的判定5.3.1化学成分、熔化温度或几何尺寸有任意一项指标不合格时，则判定该批产品不合格。5.3.2润湿性不合格时，允许从该批产品中取双倍试样进行复检。复检结果全部合格，则判定该批产品T/CWAN0021—20214合格。若复检结果仍有一项不合格，则判定该批产品不合格。5.3.3外观质量不合格时，单片不合格，允许合格者重新组批交货。5.4检验方法5.4.1主成分分析按照GJB6468-2008的规定执行，杂质含量测定按照YS/T746方法进行。5.4.2熔化温度测定按照GB/T1425的规定执行。5.4.3润湿性检测可参考附录A的规定执行。5.4.4几何尺寸采用相应精度的测量工具进行测量。5.4.5外观质量采用目视检查。6金锡合金预成形焊片的应用推荐规范6.1材料6.1.1若钎焊时不使用钎剂，则钎焊件的钎焊面应镀覆金层，金层厚度不小于0.5μm。6.1.2一般使用高纯氮作为保护气体，高纯氮技术指标按GB/T8979-2008执行，可在氮气中加入一定量氢气作为还原性气体。6.1.3焊接前应确保钎焊面及金锡合金预成形焊片表面清洁6.2焊接设备焊接设备可选用共晶机、共晶炉、链式炉及隧道炉。设备在安装、搬迁、大修或停止使用一年以上时，应进行工艺参数确定，合格后方可投入使用。6.3焊接工艺6.3.1炉中软钎焊工艺的焊接参数范围可参考表1。其它焊接工艺应通过样件确定工艺参数。表5推荐的金锡合金预成形焊片炉中软钎焊工艺参数钎焊温度（℃）加热时间（min）保温时间（min）冷却时间（min）310~3403~50.5~31~36.3.2如后续工序采用了钎焊工艺，钎焊温度不应低于后续后道钎焊工序。6.3.3焊接完成后不建议返修或补焊T/CWAN0021—20215附录A（规范性）金锡合金预成形焊片的润湿性检测方法A.1范围适用于表1所列牌号的金锡合金预成形焊片。A.2方法原理在气体保护下，将金锡合金预成形焊片分别置于镀金基板及陶瓷基板上加热熔化，通过观察熔融焊料的表面光泽及形貌，以此定性地确定预成形焊片表面的氧化程度。A.3试验材料A.3.1基板基板形状及尺寸要求如图A.1所示。铺展试验采用的基板表面应镀金，镀金层厚度不小于0.5μm；收缩试验采用的基板应为表面无镀覆层的氧化铝或氮化铝板。图A.1试验用基板的形状及尺寸示意图A.3.2预成形焊片采用冲裁方法在用于生产预成形焊片的金锡合金带材上取样得到预成形焊片，预成形焊片的尺寸没有特殊的规定，但在对比试验的情况下应确保预成形焊片尺寸的一致性。至少在沿轧制方向间隔10cm以上的2个位置进行取样。A.3.3保护气体应使用高纯氮作为保护气体，高纯氮技术指标按GB/T8979-2008执行，保护气体的用量无特殊规定，但应保证预成形焊片在实验过程中不发生二次氧化。在对比试验的情况下，应保证保护气体用量的一致性。A.4试验装置A.4.1试验装置示意图如图A.2所示。也可采用满足试验条件的其它装置。A.4.2试验装置应具有加热温度测量装置，可将试件均匀加热至350℃以上。T/CWAN0021—20216A.4.3加热平台应选用耐高温的金属材料并水平放置。A.4.4试验装置应具有实时摄像功能，可从基板正上方拍摄钎料在基板上的熔化后的形貌。图A.2试验装置示意图A.5试验方法A.5.1试验温度为相应的钎焊温度，推荐设置为330℃。A.5.2试验前应预热加热平台，预热温度范围推荐为150℃~250℃。A.5.4样品先应置于基板表面中心位置，然后将基板平放在加热平台上预热。预热时间不宜超过30s。A.5.5试验件达到试验温度后，保温20~30s后拍摄焊点实时图像并保存。