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造成PCBA焊接金属间结合层的质量与厚度问题的原因有哪些

合金成分是决定焊膏的熔点及焊点质量的关键参数。从一般的润湿理论上讲,大多数金属较理想的钎焊温度应高于熔点(液相线)温度15.5~71℃之间为宜。对于Sn系合金,建议在液相线之上30~40℃左右。

PCBA焊接金属间结合层的质量与厚度和以下因素有关。

一、焊料的合金成分

合金成分是决定焊膏的熔点及焊点质量的关键参数。从一般的润湿理论上讲,大多数金属较理想的钎焊温度应高于熔点(液相线)温度15.5~71℃之间为宜。对于Sn系合金,建议在液相线之上30~40℃左右。

造成PCBA焊接金属间结合层的质量与厚度问题的原因有哪些

下面以Sn-Pb焊料合金为例,分析合金成分是决定熔点及焊点质量的关键参数。

(1)共晶合金的熔点最低,焊接温度也最低

在Sn-Pb合金配比中,共晶合金的熔点最低,63Sn-37Pb共晶合金(B点)的熔点为183℃,PCB焊接温度也最低,在210~230℃左右,焊接时不会损坏元件和PCB电路板。其他任何一种合金配比的液相线都比共晶温度高,如40Sn-60Pb(H点)的液相线为232℃,其SMT贴片焊接温度在260~270℃左右,显然焊接温度超过了元件和PCB印制板的耐受极限温度。

(2)共晶合金的结构是最致密的,有利于提高焊点强度

所谓共晶焊料就是由固相变液相或由液相变固相均在同一温度下进行,在此组分下的细小晶粒混合物叫做共晶合金。升温时当温度达到共晶点时焊料全部呈液相状态,降温时当温度降到共晶点时,液态焊料一下子全部变成固相状态,因此焊点凝固时形成的结晶颗粒最小,结构最致密,焊点强度最高。而其他配比的合金冷凝时间长,先结晶的颗粒会长大,影响焊点强度。

(3)共晶合金凝固时没有塑性范围或粘稠范围,有利于焊接工艺的控制

共晶合金在升温时只要到达共晶点温度,就会立即从固相变成液相;反之,冷却凝固时只要降到共晶点温度,就会立即从液相变成固相,因此共晶合金在熔化和凝固过程中没有塑性范围。合金凝固温度范围(塑性范围)对焊接的工艺性和焊点质量影响极大。塑性范围大的合金,

在合金凝固、形成焊点时需要较长时间,如果在合金凝固期间PCB和元器件有任何振动(包括PCB变形),都会造成“焊点扰动”,有可能会发生焊点开裂,使设备过早损坏。

从以上分析可以得出结论:合金成分是决定焊膏的熔点及熔点质最的关键参数。因此,无论是传统的Sn-Pb焊料还是无铅焊料,要求焊料的合金组分尽量达到共晶或近共晶。

二、合金表面的氧化程度

合金粉末表面的氧化物含量也直接影响焊膏的可焊性。因为扩散只能在清洁的金属表面进

行。虽然助焊剂有清洗金属表面氧化物的功能。但不能驱除严重的氧化问题。要求合金粉末的含氧量应小于0.5%,最好控制在80x10的负6次方以下。




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