【正文】 融釬料鍋的底部不易清除，這就增加了無鉛釬料鍋內(nèi)釬料的更換頻率，增加了生產(chǎn)成本。當(dāng)Cu含量超過1%時，液相線溫度會迅速上升，如圖322 所示。由于無鉛釬料的熔點相對傳統(tǒng)SnPb釬料而言已有很大提高，Cu的溶入造成的熔點升高會對波峰焊整個的工藝和設(shè)備造成更大的沖擊，對無鉛進程產(chǎn)生很大的影響。圖322 SAC合金中Cu的含量和熔點關(guān)系P中國專利CN1329964A 中給出了一種日本鋁釬料株式會社在國內(nèi)申報的無鉛釬料合金，具體的成分為SnAgNi，認為由于SnAg 釬料的高Sn含量增加了Cu向釬料中消耗，提出添加元素Ni可抑制Cu向熔融釬料中溶解。AIM公司通過Cu在CASTIN（），Sb能有效抑制Cu在SnAgCu釬料中的溶解速度， 釬料的鐵污染鐵對無鉛釬料的危害同樣不容忽視。由于高溫下錫對鐵材料的高侵蝕性，使用不銹鋼及鑄鐵的錫爐材料很容易與無鉛釬料反應(yīng)生成針狀FeSn金屬間化合物FeSnB2B，如圖323 所示。FeSnB2B的熔點為510176。C，密度也較SnAgCu為大，一旦在錫爐中生成，它將在錫爐底部一直生長，當(dāng)達到一定質(zhì)量后它就能進入釬料，在焊接過程中隨釬料沾覆到PCB板上。由于現(xiàn)代表面封裝中焊點間距越來越小，針狀的FeSnB2B化合物可能在兩通孔焊點之間產(chǎn)生橋連現(xiàn)現(xiàn)象，造成很大危害，如圖324 所示。Denis Barbini還發(fā)現(xiàn)SnAg和SnCu等都會與鐵反應(yīng)生成FeSnB2B，區(qū)別只在于反應(yīng)開始的時間延遲不同。釬料一旦被鐵污染，就很難得到控制，可以說很難或者根本不可能被消除，到一定程度時只能更換所有的釬料。高等級的不銹鋼能減緩反應(yīng)速率，但最終還是會與釬料發(fā)生反應(yīng)，直接驗證了不銹鋼材料已經(jīng)無法滿足無鉛釬料的要求。 無鉛波峰焊工藝設(shè)定工藝參數(shù)的確定對焊接質(zhì)量有很大影響。一般無鉛波峰焊工藝參數(shù)焊接溫度250～260℃，預(yù)熱溫度100130℃，預(yù)熱時間60 秒以上，預(yù)熱溫升速率3℃/秒以下，冷卻速率810℃/秒。 焊接溫度焊接溫度并不等于錫爐溫度，在線測試表面，一般焊接溫度要比錫爐溫度低5℃左右，也就是250℃測量的潤濕性能參數(shù)大致對應(yīng)于255℃的錫爐溫度。通過實驗表明，一般的無鉛釬料合金，最適當(dāng)?shù)腻a爐溫度為271℃。此時常用的無鉛合金一般存在最小的潤濕時間和最大的潤濕力，如圖327 所示。當(dāng)采用不同的助焊劑時，無鉛釬料潤濕性能最佳錫爐溫度有所不同，但是差別不大。波峰焊錫爐的溫度對焊接質(zhì)量影響很大。溫度若偏低，焊錫波峰的流動性變差，表面張力大，易造成虛焊和拉尖等焊接缺陷，失去波峰焊接所應(yīng)具有的優(yōu)越性。若溫度偏高，有可能造成元件損傷，增強釬料氧化。圖 327 不同無鉛釬料在不同溫度下的潤濕力和潤濕時間+無鉛專用助焊劑/低VOC助焊劑組合而言，焊錫槽的最佳溫度為260270℃；復(fù)合雙面板一般要比單面板溫度高10～25℃左右；無鉛波峰焊中最好使用Tg高的基板材料，因為其有更好的阻抗能力。無鉛波峰焊對于元器件影響不是很大，圖328為SAC405 釬料在焊接溫度下對不同測試點溫度的測試數(shù)據(jù)，可以看出幾條曲線溫度相近。圖 328 溫度曲線測試結(jié)果 波峰高度波峰高度的升高和降低直接影響到波峰焊的平穩(wěn)及波峰表面焊錫的流動性。適當(dāng)?shù)牟ǚ搴父叨瓤梢员ＷCPCB 有良好的壓錫深度，使焊點能充分與焊錫接觸。平穩(wěn)的波峰焊可使整塊PCB 在焊接時間內(nèi)都能得到均勻的焊接。當(dāng)波峰偏高時，表面液態(tài)釬料流速增大。雷諾數(shù)值增大將使液態(tài)流體進行湍流狀態(tài)，易導(dǎo)致波峰不穩(wěn)定，造成PCB 漫錫，損壞PCB 上的電子元件，但是有利于焊縫的填充，易引起拉尖、橋連等焊接缺陷。波峰偏低時，泵內(nèi)液態(tài)釬料流速低為層流態(tài)，因而波峰跳動小，平穩(wěn)。焊錫的流動性變差，容易產(chǎn)生吃錫量不足，焊點不飽滿等缺陷。波峰高度通?？刂圃赑CB板厚度的1/2～1/3。 浸錫時間被焊表面浸入和退出溶化釬料波峰的速度對潤濕質(zhì)量，焊點的均勻性和厚度影響很大。釬料被吸收到PCB 焊盤通孔內(nèi)，立即產(chǎn)生熱交換。當(dāng)印制板離開波峰時，放出潛熱，釬料有液相變?yōu)楣滔唷．?dāng)錫爐溫度在250～260℃左右，焊接溫度就在245℃左右，焊接時間為3～5s 左右?？紤]到環(huán)境溫度的變化，助焊劑性能和釬料的溫度，接觸時間也有所不同。 冷卻系統(tǒng)無鉛化之后，通孔基板波峰焊接時常常會發(fā)生剝離缺陷，其原因是因為在冷卻過程中釬料合金的冷卻與PCB 的冷卻不匹配。此外無鉛釬料與鍍有SnPb 合金的元件會共同存在一段時間，如果采用含Bi 無鉛釬料，剝離現(xiàn)象更為凸出。目前解決的最好辦法是出口加冷卻系統(tǒng)，采用較大冷卻速率。焊后的冷卻還從三個方面影響釬焊焊點形態(tài)和厚度：（1）影響焊點的晶粒度。適當(dāng)?shù)倪^冷度會增大形核率，細化晶粒，提高焊點強度。（2）影響IMC 的形態(tài)核厚度。對于銅焊盤表面常常會形成一種ηCu6Sn5 相化合物，其不斷長大，形成IMC。隨著擴散的進一步深入，在銅盤與ηCu6Sn5 之間會形成εCu3Sn相。實驗表明，IMC 厚度一般以13μm 為宜。過厚的IMC 會導(dǎo)致焊點斷裂，韌性和抗低周疲勞能力下降，并且層狀的Cu3Sn 電子化合物則呈脆性，焊接強度低，導(dǎo)電性能差，從而導(dǎo)致焊點可靠性下降。（3）影響低熔共晶的偏析。焊點結(jié)晶過程中由于化學(xué)成分不均勻而往往導(dǎo)致偏析產(chǎn)生，再加上低熔共晶的存在，冷卻過程中造成焊點內(nèi)應(yīng)力而產(chǎn)生焊接裂紋。抑制偏析可以從兩個方面努力：（1）研制固液共存溫度范圍小的釬料；（2）提高冷卻速度，使釬料合金來不及產(chǎn)生偏析就已經(jīng)凝固。冷卻系統(tǒng)應(yīng)滿足以下技術(shù)要求：1）氣流應(yīng)定向，應(yīng)不導(dǎo)致釬料槽表面的劇烈散熱；2）風(fēng)壓應(yīng)適當(dāng)，過大易產(chǎn)生擾動焊點；3）冷卻速度要求適中，急速冷卻將導(dǎo)致較大的熱應(yīng)力而損壞元器件。目前廣泛應(yīng)用的冷卻方式是強制自然風(fēng)冷卻，其冷卻速度為34℃/s，基本上可以滿足一般PCB 的焊接要求，另外一種冷卻方式是采用強制冷源冷卻，其冷卻速度可達810℃/s。對于表面組裝比較復(fù)雜的PCB，或者是多層板、混裝板建議采用這種冷卻方式，其冷卻效果比較好。 傳輸系統(tǒng)傳輸帶是一條安放在輥軸上的金屬傳送帶，它支撐PCB 通過波峰焊接區(qū)域。傳輸帶必須平穩(wěn)，并維持一個恒定的速度。傳輸帶的速度和角度可以進行控制。通過傾角的調(diào)節(jié)，可以調(diào)控PCB 與波峰面的焊接時間。適當(dāng)?shù)膬A角有助于液態(tài)釬料與PCB 更快的脫離，使之返回錫爐內(nèi)。當(dāng)傾角太小時，容易出現(xiàn)橋連等焊接缺陷，而傾角過大，雖然有利于橋連的消除，但是焊點吃錫量太少，容易產(chǎn)生虛焊。軌道傾角應(yīng)控制在5～7176。之間。軌道傳輸速度在波峰焊接過程中是一個非常重要的參數(shù)，因為它的改變將影響整個焊接溫度曲線。當(dāng)傳輸速度太快時，PCB 上助焊劑的涂覆量不足，以及預(yù)熱溫度不夠，在焊接過程中容易產(chǎn)生潤濕不良，導(dǎo)致上錫不足、露焊、拉尖等焊接缺陷。當(dāng)傳輸速度太慢，余熱時間太長，導(dǎo)致助焊劑過渡揮發(fā)，同樣導(dǎo)致上錫不足、露焊，而且浸錫時間過長，容易導(dǎo)致橋連。 助焊劑更換生產(chǎn)過程中，由于空氣中的水分、灰塵，銅箔及元件引線表面的吸附氣體、吸附水膜、氧化物、油脂、塵埃等不斷進入助焊槽，使助焊劑的雜質(zhì)含量會慢慢上升，當(dāng)雜質(zhì)含量大于30010P6P時應(yīng)予以更換。 錫槽不純物去除工藝伴隨凝固出現(xiàn)的不純物偏析，建立一維模型來進行評價。假設(shè)凝固范圍在較寬的固相與液相界面按一定速度移動，當(dāng)Pb 混入二元合金場合，通過一維模型做如下假定：（1）向液體中混合時會產(chǎn)生擴散，此擴散僅考慮與界面的垂直方向；（2）對固體中的擴撒忽略不計。根據(jù)穩(wěn)定狀態(tài)固相與液相的界面正液相濃度曲線，有公式：這里X 39。為到界面的距離， L C 為X 39。場所的濃度， 0 C 為初期液相組成R為界面的移動速度，D為液相中的擴散系數(shù)?？紤]到凝固初期的遷移狀態(tài)。首先在液相狀態(tài)，不純物在全領(lǐng)域呈勻質(zhì)C0，開始凝固時，最初固體濃度可看作0 0 K C ，近界面固相區(qū)不純物濃度指數(shù)函數(shù)變化，有公式：上式 S C 為固體中的不純物濃度，在凝固末期不純物濃度呈過剩狀態(tài)時， 0 C 會上升。其中SnPb 系的分配系數(shù)： 0 K = ，D = 5180。105 cm2 / s備注：培訓(xùn)時以不同機型的說明書所標(biāo)參數(shù)為準(zhǔn)，參照本培訓(xùn)資料系統(tǒng)培訓(xùn)客戶操作員，務(wù)必做到詳細、全面并做好記錄。31 / 3