焊接原理與焊可靠性分析.ppt

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1、焊接原理與焊點(diǎn)可靠性分析,顧靄云,一. 概述 二. 錫焊機(jī)理 三. 焊點(diǎn)可靠性分析 四. 焊接質(zhì)量 五. 焊接質(zhì)量控制方法 六. 影響SMT組裝質(zhì)量的關(guān)鍵工序 七. 錫鉛焊料特性,內(nèi)容,一. 概述,熔焊 焊接種類(lèi) 壓焊 釬焊,釬焊,壓焊,熔焊,,超聲壓焊 金絲球焊 激光焊,電子裝配的核心連接技術(shù)：焊接技術(shù) 焊接技術(shù)的重要性 焊點(diǎn)是元器件與印制電路板電氣連接和機(jī)械連接的連接點(diǎn)。焊點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度就決定了電子產(chǎn)品的性能和可靠性。,焊接方法（釬焊技術(shù)）,手工烙鐵焊接 浸焊 波峰焊 再流焊,軟釬焊,焊接學(xué)中，把焊接溫度低于450的焊接稱(chēng)為軟釬焊，所用焊料為軟釬焊料。,軟釬焊特點(diǎn),釬料熔點(diǎn)低于焊件熔點(diǎn)

2、。 加熱到釬料熔化，潤(rùn)濕焊件。 焊接過(guò)程焊件不熔化。 焊接過(guò)程需要加焊劑。（清除氧化層） 焊接過(guò)程可逆。（解焊）,電子焊接是通過(guò)熔融的焊料合金與兩個(gè)被焊接金屬表面之間生成金屬間合金層（焊縫），從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)被焊接金屬之間電氣與機(jī)械連接的焊接技術(shù)。,當(dāng)焊料被加熱到熔點(diǎn)以上，焊接金屬表面在助焊劑的活化作用下，對(duì)金屬表面的氧化層和污染物起到清洗作用，同時(shí)使金屬表面獲得足夠的激活能。熔融的焊料在經(jīng)過(guò)助焊劑凈化的金屬表面上進(jìn)行浸潤(rùn)、發(fā)生擴(kuò)散、溶解、冶金結(jié)合，在焊料和被焊接金屬表面之間生成金屬間結(jié)合層（焊縫），冷卻后使焊料凝固，形成焊點(diǎn)。焊點(diǎn)的抗拉強(qiáng)度與金屬間結(jié)合層的結(jié)構(gòu)和厚度有關(guān)。,二. 錫焊機(jī)理,,錫焊

3、過(guò)程焊接過(guò)程是焊接金屬表面、助焊劑、熔融焊料和空氣等之間相互作用的復(fù)雜過(guò)程,表面清潔,焊件加熱,熔錫潤(rùn)濕,擴(kuò)散結(jié)合層,冷卻后形成焊點(diǎn),,,,,物理學(xué)潤(rùn)濕、黏度、毛細(xì)管現(xiàn)象、熱傳導(dǎo)、擴(kuò)散、溶解,化學(xué)助焊劑分解、氧化、還原、電極電位,冶金學(xué)合金、合金層、金相、老化現(xiàn)象,電學(xué)電阻、熱電動(dòng)勢(shì),材料力學(xué)強(qiáng)度（拉力、剝離疲勞）、應(yīng)力集中,焊接過(guò)程中焊接金屬表面（母材）、助焊劑、熔融焊料之間相互作用,1. 助焊劑與母材的反應(yīng) （1）松香去除氧化膜松香的主要成分是松香酸，融點(diǎn)為74。170呈活性反應(yīng)， 300以上無(wú)活性。松香酸和Cu2O反應(yīng)生成松香酸銅。松香酸在常溫下和300以上不能和Cu2O起反應(yīng)。 （2）

4、溶融鹽去除氧化膜一般采用氯離子Cl-或氟離子F- ，使氧化膜生成氯化物或氟化物。 （3）母材被熔融活性強(qiáng)的助焊劑容易熔融母材。 （4）助焊劑中的金屬鹽與母材進(jìn)行置換反應(yīng)。,,2. 助焊劑與焊料的反應(yīng) （1）助焊劑中活性劑在加熱時(shí)能釋放出的HCl與SnO起還原反應(yīng)。 （2）活性劑的活化反應(yīng)產(chǎn)生激活能，減小界面張力，提高浸潤(rùn)性。 （3）焊料氧化，產(chǎn)生錫渣。 3.焊料與母材的反應(yīng) 潤(rùn)濕、擴(kuò)散、溶解、冶金結(jié)合，形成結(jié)合層,錫焊機(jī)理,（1）潤(rùn)濕 （2）擴(kuò)散 （3）溶解 （4）冶金結(jié)合，形成結(jié)合層,潤(rùn)濕角,焊點(diǎn)的最佳潤(rùn)濕角 Cu----Pb/Sn 1545 ,當(dāng)=0時(shí)，完全潤(rùn)濕；當(dāng)=180時(shí)，完全不潤(rùn)濕

5、；,=焊料和母材之間的界面 與焊料表面切線之間的夾角,分子運(yùn)動(dòng),（1）潤(rùn)濕,液體在固體表面漫流的物理現(xiàn)象 潤(rùn)濕是物質(zhì)固有的性質(zhì) 潤(rùn)濕是焊接的首要條件,分子運(yùn)動(dòng),潤(rùn)濕條件,（a）液態(tài)焊料與母材之間有良好的親和力，能互相溶解。 互溶程度取決于：原子半徑和晶體類(lèi)型。因此潤(rùn)濕是物質(zhì)固有的性質(zhì)。 （b）液態(tài)焊料與母材表面清潔，無(wú)氧化層和其它污染物。 清潔的表面使焊料與母材原子緊密接近，產(chǎn)生引力，稱(chēng)為潤(rùn)濕力。 當(dāng)焊料與被焊金屬之間有氧化層和其它污染物時(shí)，妨礙金屬原子自由接近，不能產(chǎn)生潤(rùn)濕作用。這是形成虛焊的原因之一。,分子運(yùn)動(dòng),表面張力,表面張力在不同相共同存在的體系中，由于相界面分子與體相內(nèi)分子

6、之間作用力不同，導(dǎo)致相界面總是趨于最小的現(xiàn)象。 由于液體內(nèi)部分子受到四周分子的作用力是對(duì)稱(chēng)的，作用彼此抵消，合力=0。但是液體表面分子受到液體內(nèi)分子的引力大于大氣分子對(duì)它的引力，因此液體表面都有自動(dòng)縮成最小的趨勢(shì)。 熔融焊料在金屬表面也有表面張力現(xiàn)象。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,大氣,大氣,液體內(nèi)部分子受力合力=0,液體表面分子受液體內(nèi)分子的引力大氣分子引力,分子運(yùn)動(dòng),表面張力與潤(rùn)濕力,熔融焊料在金屬表面潤(rùn)濕的程度除了與液態(tài)焊料與母材表面清潔程度有關(guān)，還與液態(tài)焊料的表面張力有關(guān)。 表面張力與潤(rùn)濕力的方向相反，不利于潤(rùn)濕。 表面張力是物質(zhì)的本性，不能消除，但

7、可以改變。,分子運(yùn)動(dòng),表面張力在焊接中的作用,再流焊當(dāng)焊膏達(dá)到熔融溫度時(shí)，在平衡的表面張力的作用下，會(huì)產(chǎn)生自定位效應(yīng)（self alignment）。表面張力使再流焊工藝對(duì)貼裝精度要求比較寬松，比較容易實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化與高速度。同時(shí)也正因?yàn)椤霸倭鲃?dòng)”及“自定位效應(yīng)”的特點(diǎn)，再流焊工藝對(duì)焊盤(pán)設(shè)計(jì)、元器件標(biāo)準(zhǔn)化有更嚴(yán)格的要求。如果表面張力不平衡，焊接后會(huì)出現(xiàn)元件位置偏移、吊橋、橋接、等焊接缺陷。,,波峰焊波峰焊時(shí)，由于表面張力與潤(rùn)濕力的方向相反，因此表面張力是不利于潤(rùn)濕的因素之一。,SMD波峰焊時(shí)表面張力造成陰影效應(yīng),, 熔融合金的粘度與表面張力是焊料的重要性能。 優(yōu)良的焊料熔融時(shí)應(yīng)具有低的粘度和表

8、面張力，以增加焊料的流動(dòng)性及被焊金屬之間的潤(rùn)濕性。 錫鉛合金的粘度和表面張力與合金的成分密切相關(guān)。,錫鉛合金配比與表面張力及粘度的關(guān)系（280測(cè)試）,粘度與表面張力,分子運(yùn)動(dòng),焊接中降低表面張力和黏度的措施,提高溫度升溫可以降低黏度和表面張力的作用。 升高溫度可以增加熔融焊料內(nèi)的分子距離，減小焊料內(nèi)分子對(duì)表面分子的引力。 適當(dāng)?shù)慕饘俸辖鸨壤齋n的表面張力很大，增加Pb可以降低表面張力。63Sn/37Pb表面張力明顯減小。,,,,,,,,,,,,,,,, 表 mn/m 粘 面 度 張 540

9、 力 520 500 T（） 480 10 20 30 40 50 Pb含量% 溫度對(duì)黏度的影響 250時(shí)Pb含量與表面張力的關(guān)系,,增加活性劑能有效地降低焊料的表面張力，還可以去掉焊料的表面氧化層。 改善焊接環(huán)境采用氮?dú)獗Ｗo(hù)焊接可以減少高溫氧化。提高潤(rùn)濕性,金屬原子以結(jié)晶排列，原子間作用力平衡，保持晶格的形狀和穩(wěn)定。 當(dāng)金屬與金屬接觸時(shí)，界面上晶格紊亂導(dǎo)致部分原子從一個(gè)晶格點(diǎn)陣移動(dòng)到另一個(gè)晶格點(diǎn)陣。,擴(kuò)散條件：相互距離（金屬表面清潔，無(wú)氧化層和其它雜質(zhì)， 兩塊金屬原子間才會(huì)發(fā)生引

10、力） 溫度（在一定溫度下金屬分子才具有動(dòng)能）,（2）擴(kuò)散,四種擴(kuò)散形式：表面擴(kuò)散；晶內(nèi)擴(kuò)散；晶界擴(kuò)散；選擇擴(kuò)散。,,,,,,,,,,,,,,,,Pb,Sn,,,,,表面擴(kuò)散,向晶粒內(nèi)擴(kuò)散,分割晶粒擴(kuò)散,選擇擴(kuò)散,表面擴(kuò)散、晶內(nèi)擴(kuò)散、晶界擴(kuò)散、選擇擴(kuò)散示意圖,Cu表面,,,熔融Sn/Pb焊料側(cè),晶粒,（3）溶解,母材表面的Cu分子被熔融焊料融蝕,,,金屬間結(jié)合層 Cu3Sn和Cu6Sn5,金屬間結(jié)合層 Cu3Sn和Cu6Sn5,,,放大1,000倍的QFP引腳焊點(diǎn)橫截面圖,以63Sn/37Pb焊料為例， 共晶點(diǎn)為183 焊接后（210-230） 生成金屬間結(jié)合層： Cu6Sn5和Cu3

11、Sn,（4）冶金結(jié)合，形成結(jié)合層（金屬間擴(kuò)散、溶解的結(jié)果）,關(guān)于無(wú)鉛焊接原理,無(wú)鉛焊接過(guò)程、原理與有鉛是一樣的。 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(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Cu3Sn 。 當(dāng)然也不能忽視次要元素也會(huì)產(chǎn)生一定的作用。,Sn-Ag-Cu系統(tǒng)中Sn與次要元素Ag和Cu之間的冶金反應(yīng),在Sn-Ag-Cu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)

12、和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)和金屬間的化合相位(Cu6Sn5)。 （c）Ag與Cu在779形成富Ag 相和富Cu 相共晶合金。 但在Sn-Ag-Cu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?zhuān)焊m于Ag或Cu與Sn反應(yīng)，生成Ag3Sn和Cu6Sn5 。,Sn-Ag-Cu無(wú)鉛焊料中Ag與Sn在221形成共晶板狀的Ag3Sn合金,板狀的Ag 3Sn較硬，當(dāng)Ag含量超過(guò)3.2wt%以后（出現(xiàn)過(guò)共晶成分）拉伸強(qiáng)度降低，容易造成疲勞壽命降低，因此推薦使用低Ag的 Sn3Ag0.5Cu。,結(jié)論：“在共晶點(diǎn)附近，成分不能

13、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210-230時(shí)， Sn向Cu表面擴(kuò)散，而Pb不擴(kuò)散。初期生成的Sn-Cu合金為：Cu6Sn5（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)镃u3Sn（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層之間的的界面結(jié)合力非

14、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63Sn/37Pb焊料與Cu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Sn/Pb焊料側(cè),Cu焊端表面,Cu,,Sn,,,Cu6Sn5,Cu3Sn,富Pb層,焊料直接與Cu生成的合金層,紅色的箭指示的是 Cu3Sn 層,Cu6Sn5與Cu3Sn兩種金屬間結(jié)合層比較,Cu Cu3Sn Cu6Sn5 富Pb層 Sn/Pb,,,,,,拉伸力 （千lbl/in2）,,*4m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。

15、,*厚度為0.5m時(shí)抗拉強(qiáng)度最佳；,*0.54m時(shí)的抗拉強(qiáng)度可接受；,*0.5m時(shí)，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（m）,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)：,(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0.5%，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

16、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210230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220 維持2秒鐘的條件下才能生成良性的結(jié)合層。但焊接溫度更高時(shí)，擴(kuò)散反應(yīng)率就加速，就會(huì)生成過(guò)多的惡性金屬間結(jié)合層。焊點(diǎn)變得脆性而多孔。,焊接熱量是溫度和時(shí)間的函數(shù),運(yùn)用焊接理論正確設(shè)置溫度期曲線 才能獲得最好焊點(diǎn)質(zhì)量。,Sn-Pb系焊料金相圖,A-B-C線液相線 A-D、C-E線固相線 D-F、E-G線溶解度曲線 D-B-E線共晶點(diǎn) L區(qū)液體狀態(tài) L+、L+區(qū)二相混合狀態(tài) +區(qū)凝固狀態(tài),（2）焊接材料的質(zhì)量,,,有鉛、無(wú)鉛都應(yīng)選擇共晶或近共晶焊料合金,最

17、佳焊接溫度線,液態(tài),固態(tài),Sn-Ag-Cu三元系焊料金相圖,,（3）與焊料量有關(guān),合格的焊點(diǎn),四. 焊接質(zhì)量,焊接缺陷（IPC標(biāo)準(zhǔn)）,IPC標(biāo)準(zhǔn)（分三級(jí)）,IPC焊點(diǎn)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)舉例 SOP、QFP焊點(diǎn)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),可接受二級(jí) 可接受三級(jí) F=T/2+G F=T+G （F焊點(diǎn)高度 T引腳厚度 G引腳底面焊料厚度）,SMT質(zhì)量要求,,高質(zhì)量 高直通率 高可靠（壽命保證 ） ！,返修的潛在問(wèn)題,返修工作都是具有破壞性的 ,盡量避免返修，或控制其不良后果 ！,返修會(huì)縮短產(chǎn)品壽命,過(guò)去我們通常認(rèn)為，補(bǔ)焊和返修，使焊點(diǎn)更加牢固，看起來(lái)更加完美，可以提高電子組

18、件的整體質(zhì)量。但這一傳統(tǒng)觀念并不正確。,新的質(zhì)量管理理念,質(zhì)量是在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)的，,而不是通過(guò)檢查返修來(lái)保證的；,質(zhì)量是企業(yè)中每個(gè)員工的責(zé)任，而不只是品質(zhì)部的工作；,質(zhì)量是通過(guò)工藝管理實(shí)現(xiàn)的，,DFM 工藝優(yōu)化和技術(shù)改進(jìn) 工藝監(jiān)控 供應(yīng)鏈管理,五. 焊接質(zhì)量控制方法,首先要預(yù)防或減少焊接缺陷的發(fā)生（由ISO質(zhì)量體系和完善的工藝來(lái)保證） 制訂規(guī)范： 可制造性設(shè)計(jì)（工藝性設(shè)計(jì)）規(guī)范 檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) 通用工藝（印焊膏、貼、焊、檢、修、洗、調(diào)試.） （印膠、貼、膠固化、成形、插、焊、檢、修、洗、調(diào)試.） 產(chǎn)品工藝,嚴(yán)格按照規(guī)范執(zhí)行，就能提高直通率 和實(shí)現(xiàn)高可靠性,然后能夠及時(shí)（及早）發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，盡量不

19、要等到最后。 在整個(gè)生產(chǎn)加工過(guò)程中，把錯(cuò)誤和缺陷控制在生產(chǎn)工序的越前端損失越小。 (產(chǎn)前準(zhǔn)備、首件檢驗(yàn)、生產(chǎn)過(guò)程控制) 焊后發(fā)現(xiàn)了質(zhì)量問(wèn)題必須返修，需要返工工時(shí)、還可能損壞元器件和印制板，損失較大。另外即使修好了，對(duì)可靠性也有影響。, 發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，能夠準(zhǔn)確分析質(zhì)量故障原因，提出解決和預(yù)防措施。才能消除病根，才能徹底解決。因?yàn)橥环N缺陷，其產(chǎn)生原因是不一樣的。例如，波峰焊工藝中同樣是“焊料不足”，有的是由于插裝孔和焊盤(pán)設(shè)計(jì)不正確；有的是由于元件端頭可焊性不好；有的是由于預(yù)熱或焊接溫度過(guò)高造成的因此只有正確判斷，才能消除或減少缺陷的發(fā)生。,怎樣才能正確分析、判斷焊接質(zhì)量故障原因并提出

20、解決和預(yù)防措施呢？ (1)首先要了解再流焊、波峰焊機(jī)理和工藝特點(diǎn)， 再流焊的工藝特點(diǎn)： a 有“再流動(dòng)”與自定位效應(yīng) b 每個(gè)焊點(diǎn)的焊料成分與焊料量是固定的 波峰焊的工藝特點(diǎn)： 波峰焊比再流焊復(fù)雜得多。波峰焊是熔融焊料循環(huán)流動(dòng)的群焊工藝。預(yù)熱、焊接溫度和時(shí)間、傳送帶速度等工藝參數(shù)很難具體規(guī)定，因此工藝參數(shù)的綜合調(diào)整對(duì)提高波峰焊質(zhì)量是非常重要的。,,工藝,設(shè)備工具,制造,設(shè)計(jì),基板 元器件 材料,(2)考慮所有問(wèn)題時(shí)應(yīng)以SMT工藝特點(diǎn)為基礎(chǔ) 再流動(dòng) 、 自定位、 焊料成分與焊料量是固定的 波峰焊是熔融焊料循環(huán)流動(dòng)的群焊工藝,(3) 工藝、設(shè)備、設(shè)計(jì)、材料與質(zhì)量都是相互關(guān)聯(lián)而無(wú)法分開(kāi)

21、的因素。只有通過(guò)綜合考慮才能最有效的解決問(wèn)題。 例如：元器件焊端氧化，可選擇RA（全活性）焊膏，采用焊后清洗工藝； 另外還可以通過(guò)適當(dāng)提高焊接溫度來(lái)提高潤(rùn)濕能力......,,產(chǎn)品質(zhì)量是企業(yè)的生命線。SMT是一項(xiàng)復(fù)雜的綜合的系統(tǒng)工程技術(shù)。必須從PCB設(shè)計(jì)、元器件、材料、以及工藝、設(shè)備、規(guī)章制度等多方面進(jìn)行控制，才能保證SMT加工質(zhì)量。,(4)工藝人員要深入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，多實(shí)踐、多總結(jié),(5) 應(yīng)用數(shù)據(jù)處理技術(shù),a. 統(tǒng)計(jì) / 計(jì)算（應(yīng)注意數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性）,b. 規(guī)劃 / 分類(lèi),c. 分析 / 判斷,（人工或利用AOI）,SPC,六. 影響SMT組裝質(zhì)量的關(guān)鍵工序,,,印刷焊膏 施加貼片膠,再流

22、焊 膠固化 波峰焊,焊膏量過(guò)多會(huì)產(chǎn)生橋接， 焊膏量過(guò)少會(huì)產(chǎn)生焊錫不足或虛焊。 膠量過(guò)多會(huì)污染焊盤(pán)，過(guò)少會(huì)影響粘結(jié)強(qiáng)度,,,焊點(diǎn)是元器件與印制電路板電氣連接 和機(jī)械連接的連接點(diǎn)。焊點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和 強(qiáng)度就決定了電子產(chǎn)品的性能和可靠性。 焊接溫度過(guò)高、過(guò)低都會(huì)影響焊點(diǎn)強(qiáng)度。,七. 錫鉛焊料特性,,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(chēng)之為浸析現(xiàn)象，或“熔蝕”現(xiàn)象，俗稱(chēng)“被吃”。 b.影響浸析的因素被焊金屬、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。 c.金、銀在液態(tài)焊料中也有很高溶解能力，在焊接

23、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(wèn)題。 d.在生產(chǎn)中應(yīng)正確調(diào)節(jié)焊接的時(shí)間和溫度，特別是在波峰焊中，以避免過(guò)量的銅溶于焊料中（PCB焊盤(pán)、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(guò)量的銅錫合金。,浸析現(xiàn)象,63Sn37Pb合金的熱膨脹系數(shù)CTE是24.510-6，從室溫升到183，體積會(huì)增大1.2%，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(wú)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

24、金屬表面上的潤(rùn)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,鋅(Zn)含量達(dá)0.10%，就會(huì)對(duì)焊點(diǎn)的外觀、焊料的流動(dòng)性及潤(rùn)濕性造成不良影響。含量達(dá)0.001%就會(huì)有影響。 鋁(Al)對(duì)焊料的流動(dòng)性和潤(rùn)濕性有害，不但影響外觀和操作，而且容易發(fā)生氧化和腐蝕，含量達(dá)0.001%就有影響。 鎘(Cd)具有降低熔點(diǎn)的作用，并能使焊料的晶粒變得粗大而失去光澤，含量達(dá)0.001%就會(huì)使流動(dòng)性降低，焊料會(huì)變脆。,錫鉛合金中的雜質(zhì),銅(Cu)銅是有害雜質(zhì)之一，常來(lái)源于焊接過(guò)程，特別是波峰焊時(shí)PCB焊盤(pán)溶解到焊料中，當(dāng)銅含量超過(guò)4%時(shí)，焊料熔點(diǎn)上升，流動(dòng)性變差，焊點(diǎn)易產(chǎn)生拉尖、橋接等

25、缺陷，因此銅含量是經(jīng)常檢測(cè)的項(xiàng)目。 鐵(Fe)會(huì)使焊料熔點(diǎn)增高，不易操作，還會(huì)使焊料帶上磁性。 鉍(Bi)鉍可使焊料熔點(diǎn)下降，并變脆。,銻(Sb)可使焊料的機(jī)械強(qiáng)度和電阻增大。當(dāng)含量在0.3%3%時(shí)，焊點(diǎn)成形極好；如含量在6%以?xún)?nèi)，不但不會(huì)出現(xiàn)不良影響，還可以使焊點(diǎn)的強(qiáng)度增加，增大焊料的蠕變阻力，所以可用在高溫焊料中；當(dāng)含量超過(guò)6%，焊料會(huì)變得脆而硬，流動(dòng)性和潤(rùn)濕性變差，抗腐蝕性減弱。 砷(As)即使含量很少，也會(huì)影響焊點(diǎn)外觀，使硬度和脆性增大，但可使流動(dòng)性略有提高。 磷(P)量小時(shí)會(huì)增加焊料流動(dòng)性，量大時(shí)則會(huì)熔蝕烙鐵頭。,錫鉛合金在固態(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)錫鉛焊料的易氧化性,無(wú)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(wèn)題嚴(yán)重,（a）加入防氧化油 （b）使用活性炭類(lèi)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(lái)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(rùn)濕性也不受影響。,錫鉛焊料的防氧化,