smt焊接原理(編輯修改稿)
2025-03-08 06:18 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 成分 改變了，因此改變了，因此焊接溫度焊接溫度 、生成的、生成的 金屬間結(jié)合層及其結(jié)合層的結(jié)構(gòu)、金屬間結(jié)合層及其結(jié)合層的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、可靠性強(qiáng)度、可靠性 也不同了。也不同了。? 何況有鉛焊接時(shí)何況有鉛焊接時(shí) Pb是不擴(kuò)散的， Pb在焊縫中只起到填充作用。另外，無(wú)鉛焊料中 Sn的含量達(dá)到 95% 以上 。金屬間結(jié)合層的主要成分還是 Cu6Sn5和和 Cu3Sn 。? 當(dāng)然也不能忽視當(dāng)然也不能忽視 次要元素次要元素 也會(huì)產(chǎn)生一定的作用。也會(huì)產(chǎn)生一定的作用。SnAgCu系統(tǒng)中系統(tǒng)中Sn與次要元素與次要元素 Ag和和 Cu之間的冶金反應(yīng)之間的冶金反應(yīng)? 在在 SnAgCu三個(gè)元素之間有三種可能的二元共晶反應(yīng)：三個(gè)元素之間有三種可能的二元共晶反應(yīng)：（（ a）） Ag與與 Sn在在 221℃ 形成錫基質(zhì)相位的共晶結(jié)構(gòu)和形成錫基質(zhì)相位的共晶結(jié)構(gòu)和 εε 金屬之金屬之間的化合相位間的化合相位 (Ag3Sn)。（（ b）） Cu與與 Sn在在 227℃ 形成錫基質(zhì)相位的共晶結(jié)構(gòu)和形成錫基質(zhì)相位的共晶結(jié)構(gòu)和 ηη 金屬間金屬間的化合相位的化合相位 (Cu6Sn5)。（（ c）） Ag與與 Cu在在 779℃ 形成富形成富 Ag α 相和富相和富 Cu α 相共晶合金。相共晶合金。? 但在但在 SnAgCu的三種合金固化溫度的測(cè)量研究中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)的三種合金固化溫度的測(cè)量研究中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)779℃ 相位轉(zhuǎn)變。在溫度動(dòng)力學(xué)上解釋：相位轉(zhuǎn)變。在溫度動(dòng)力學(xué)上解釋： 更適于更適于 Ag或或 Cu與與 Sn反應(yīng)，生成反應(yīng)，生成 Ag3Sn和和 Cu6Sn5 。SnAgCu無(wú)鉛焊料中無(wú)鉛焊料中 Ag與與 Sn在在 221℃ 形成形成共晶共晶 板狀的板狀的 Ag3Sn合金合金 板狀的板狀的 Ag 3Sn較硬，當(dāng)較硬，當(dāng) Ag含量超過(guò)含量超過(guò) % 以后以后 （出現(xiàn)（出現(xiàn)過(guò)共晶成分）過(guò)共晶成分） 拉伸強(qiáng)度降低，拉伸強(qiáng)度降低， 容易造成疲勞壽命降低容易造成疲勞壽命降低，因此，因此 推薦使用低推薦使用低 Ag的的 。結(jié)論：結(jié)論： “在共晶點(diǎn)附近，成分不能向金屬間化合物方向偏移在共晶點(diǎn)附近，成分不能向金屬間化合物方向偏移 ”三 . 焊點(diǎn)可靠性分析 影響焊點(diǎn)強(qiáng)度的因素：（ 1）金屬間合金層（金屬間結(jié)合層）質(zhì)量與厚度（ 2）焊接材料的質(zhì)量（ 3）焊料量 當(dāng)溫度達(dá)到 210230℃ 時(shí)， Sn向 Cu表面擴(kuò)散，而 Pb不擴(kuò)散。初期生成的 SnCu合金為： Cu6Sn5（ η相） 。其中 Cu 的重量百分比含量約為 40% 。 隨著溫度升高和時(shí)間延長(zhǎng)， Cu 原子滲透（溶解）到 Cu6Sn5 中，局部結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)?Cu3Sn（ ε相） ， Cu 含量由 40% 增加到 66% 。當(dāng)溫度繼續(xù)升高和時(shí)間進(jìn)一步延長(zhǎng)， Sn/Pb焊料中的 Sn不斷向 Cu表面擴(kuò)散，在焊料一側(cè)只留下 Pb，形成 富 Pb層 。 Cu6Sn5和 富 Pb層 之間的界面結(jié)合力非常脆弱，當(dāng)受到溫度、振動(dòng)等沖擊，就會(huì)在焊接界面處發(fā)生裂紋。以以 63Sn/37Pb焊料與焊料與 Cu表面焊接為例表面焊接為例（ 1）金屬間合金層（金屬間結(jié)合層）質(zhì)量與厚度焊縫 (結(jié)合層 )結(jié)構(gòu)示意圖Pb熔融熔融 Sn/Pb焊料側(cè)焊料側(cè)Cu焊端表面CuSnCu6Sn5Cu3Sn富富 Pb層層焊料直接與焊料直接與 Cu生成的合金層生成的合金層紅色的箭頭指示的是紅色的箭頭指示的是 Cu3Sn 層層Cu6Sn5與與 Cu3Sn兩種金屬間結(jié)合層比較兩種金屬間結(jié)合層比較名稱 分子式 形成 位置 顏色 結(jié)晶 性質(zhì)η相 Cu6Sn5 焊料潤(rùn)濕到 Cu時(shí)立即生成Sn與 Cu之間的界面白色 球狀 良性，強(qiáng)度高ε相 Cu3Sn 溫度高、焊接時(shí)間長(zhǎng)引起Cu與Cu6Sn5之間灰色 骨針狀 惡性，強(qiáng)度差，脆性 CuCu3SnCu6Sn5富 Pb層 Sn/Pb拉伸力（千lbl/in2）*＞ 4μm時(shí)，由于金屬間合金層太厚，使連接處失去彈性，由于金屬間結(jié)合層的結(jié)構(gòu)疏松、發(fā)脆，也會(huì)使強(qiáng)度小。*厚度為 ；*~4μm時(shí)的抗拉強(qiáng)度可接受；*＜ ，由于金屬間 合金層太薄，幾乎沒(méi)有強(qiáng)度； 金屬間合金層厚度（ μm）金屬間合金層厚度與抗拉強(qiáng)度的關(guān)系金屬間合金層厚度與抗拉強(qiáng)度的關(guān)系金屬間合金層厚度與抗拉強(qiáng)度的關(guān)系金屬間結(jié)合層的質(zhì)量與厚度與以下因素有關(guān)：金屬間結(jié)合層的質(zhì)量與厚度與以下因素有關(guān)：(a)焊料的合金成份和氧化程度 （要求焊膏的合金組分盡量達(dá)到共晶或近共晶； 含氧量應(yīng)小于 % ，最好控制在 80ppm以下）(b) 助焊劑質(zhì)量（凈化表面，提高浸潤(rùn)性）(c) 被焊接金屬表面的氧化程度（只有在凈化表面，才能發(fā)生化學(xué)擴(kuò)散反應(yīng)）(d) 焊接溫度和焊接時(shí)間? 焊點(diǎn)和元件受熱的熱量隨溫度和時(shí)間的增加而增加。? 金屬間結(jié)合層的厚度與焊接溫度和時(shí)間成正比。? 例如 183℃ 以上，但沒(méi)有達(dá)到 210~230℃ 時(shí)在 Cu和 Sn之間的擴(kuò)散、溶解，不能生成足夠的金屬間結(jié)合層。只有在 2
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