-smt無鉛焊接深圳研討會(huì)資料-3-錫焊機(jī)理與焊點(diǎn)可靠性分析-資料下載頁
2025-07-22 08:05本頁面
【正文】 IPCA610D就是以 Sn Ag –Cu焊料做的標(biāo)準(zhǔn)。 （ 4）無鉛焊接機(jī)理 ? 無鉛焊接過程、原理與 63Sn37Pb基本 是一樣的。 ? 主要區(qū)別 是由于 合金成分 和 助焊劑成分 改變了，因此焊接溫度 、生成的 金屬間結(jié)合層及其結(jié)合層的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、可靠性 也不同了。 ? 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 Cu3Sn 。 ? 當(dāng)然也不能忽視 次要元素 也會(huì)產(chǎn)生一定的作用。 SnAgCu系統(tǒng)中 Sn與次要元素 Ag和 Cu之間的冶金反應(yīng) ? 在 SnAgCu三個(gè)元素之間有三種可能的二元共晶反應(yīng)： （ a） Ag與 Sn在 221℃ 形成錫基質(zhì)相位的共晶結(jié)構(gòu)和 ε 金屬之間的化合相位 (Ag3Sn)。 （ b） Cu與 Sn在 227℃ 形成錫基質(zhì)相位的共晶結(jié)構(gòu)和 η 金屬間的化合相位 (Cu6Sn5)。 （ c） Ag與 Cu在 779℃ 形成富 Ag α 相和富 Cu α 相共晶合金。 ? 但在 SnAgCu的三種合金固化溫度的測(cè)量研究中沒有發(fā)現(xiàn)779℃ 相位轉(zhuǎn)變。在溫度動(dòng)力學(xué)上解釋： 更適于 Ag或 Cu與Sn反應(yīng)，生成 Ag3Sn和 Cu6Sn5 。 SnAgCu三元合金相圖 液態(tài)時(shí)的成分： L→Sn+Cu 6Sn5+Ag3Sn 在平衡狀態(tài)凝固的結(jié)晶是很規(guī)則的形狀 （冷卻速度無限慢時(shí)） 實(shí)際生產(chǎn)條件下是 非平衡狀態(tài)凝固的結(jié)晶 SnAgCu合金凝固特性 導(dǎo)致無鉛焊點(diǎn)顆粒狀外觀粗糙 非平衡狀態(tài)凝固： Sn先結(jié)晶，以枝晶狀（樹狀）出現(xiàn)，中間夾Cu6Sn5和 Ag3Sn。 SnAgCu焊點(diǎn)金相切片 SnCu合金二元相圖 ? SnCu的液相線 斜率大 (比 Sn/Pb大十幾倍 )，液相溫度對(duì)成分很敏感。 ? 因此 少量成分變化，就會(huì)使熔點(diǎn)偏移 ，造成焊接溫度的變化。 熔點(diǎn)隨成分變化而變化 波峰焊時(shí)隨著 Cu不斷增加， 熔點(diǎn)也不斷提高。 液態(tài) 固態(tài) 最佳焊接溫度線 SnPb系焊料金相圖 SnCu系焊料合金 影響焊接質(zhì)量的主要因素 (1) PCB設(shè)計(jì) (2) 焊料的質(zhì)量：合金成份及其氧化程度 無論有鉛、無鉛都應(yīng)選擇共晶或近共晶焊料合金 (3) 助焊劑質(zhì)量 (4) 被焊接金屬表面的氧化程度（元件焊端、 PCB焊盤） (5) 工藝：印、貼、焊（ 正確的 溫度曲線 ） (6) 設(shè)備 (7) 管理 五 . 錫基焊料特性 a 浸入液態(tài)焊料中的固體金屬會(huì)產(chǎn)生溶解，生產(chǎn)中將這種現(xiàn)象稱之為浸析現(xiàn)象，或“溶蝕”現(xiàn)象，俗稱“被吃”。 ——被焊金屬、焊料成分、焊料的溫度和流動(dòng)速度。金、銀、銅在焊料中均有較高的溶解速度。 溫度上升，溶解速度增加；焊料流動(dòng)速度增加，溶解速度也增加。 、銀在液態(tài)焊料中也有很高溶解能力，在焊接厚膜電路和銀 鈀合金端電極的片式元件時(shí)也會(huì)出現(xiàn)“浸析”現(xiàn)象，使用含銀焊料可以解決上述問題。 ，特別是在波峰焊中，以避免過量的銅溶于焊料中（ PCB焊盤、引腳均為銅）。應(yīng)經(jīng)常監(jiān)測(cè)焊料中銅的含量，一旦超標(biāo)，應(yīng)及時(shí)清除過量的銅錫合金。 浸析現(xiàn)象 63Sn37Pb合金的 熱膨脹系數(shù) CTE是 106，從室溫升到 183℃ ，體積會(huì)增大 %，而從 183℃ 降到室溫，體積的收縮卻為 4%，故錫鉛焊料焊點(diǎn)冷卻后有時(shí)有縮小現(xiàn)象。 冷凝收縮現(xiàn)象 無鉛焊料也有冷凝收縮現(xiàn)象 （ a）降低熔點(diǎn)。 （ b）改善機(jī)械性能，提高錫鉛合金的抗拉強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度。 （ c）降低表面張力，有利于焊料在被焊金屬表面上的潤濕性。 （ d）抗氧化，增加焊料的抗氧化性能，減少氧化量。 鉛在焊料中的作用 錫基合金在固態(tài)時(shí)不易氧化，然而在熔化狀態(tài)下極易氧化。特別是在機(jī)械攪拌下，如在波峰焊料槽中受機(jī)械泵攪拌，更加強(qiáng)了氧化物的生成，大部分以錫渣的形式出現(xiàn)在錫槽的表面，嚴(yán)重時(shí)會(huì)堵塞波峰出口，大量的黑色的 SnO粉末的生成會(huì)導(dǎo)致焊料性能惡化、變質(zhì)，嚴(yán)重時(shí)整個(gè)焊料均會(huì)報(bào)廢。 液態(tài)錫基焊料的易氧化性 無鉛波峰焊由于 Sn的含量達(dá) 99%以上， 溫度提高 30℃ ，液態(tài)焊料高溫氧化問題嚴(yán)重 （ a）加入防氧化油 （ b）使用活性炭類的固體防氧化劑 （ c）使用防氧化焊料 防氧化焊料是在錫鉛合金焊料中添加少量的其它金屬粉末來實(shí)現(xiàn)焊料防氧化性能的提高。目前使用較多的是加入微量稀有金屬末改善錫鉛焊料的防氧化性能，焊接工藝性如潤濕性也不受影響。 （ d） N2保護(hù)。 錫基焊料的防氧化
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