锡焊机理与焊点可靠性分析

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1、内容第三部分1．锡焊机理与焊点可靠性分析2．SMT关键工序-再流焊工艺控制SMT无铅焊接技术3．波峰焊工艺4．无铅焊接的特点、工艺控制顾霭云5.过渡阶段有铅、无铅混用应注意的问题学习、运用焊接理论，提高无铅焊接质量•焊接是电子制造工艺中的关键工序。•SMT的质量目标是提高直通率。除了要减少肉眼看得见锡焊机理与焊点可靠性分析的缺陷外，还要克服虚焊、焊点内部应力大、内部裂纹、界面结合强度差等肉眼看不见的焊点缺陷。•学习焊接理论、了解焊接过程，是为了从根本上采取措施，提高电子连接的可靠性。•运用焊接理论指导生产实践，掌握正确的工艺方法，提高无铅焊接质量。焊点要求内容⑴产生电子信号或功率的流动⑵产生

2、机械连接强度一.概述焊接后在焊料与被焊金属界面生成金属间合金层（焊缝）二.锡焊机理三.焊点强度和连接可靠性分析四.关于无铅焊接机理焊缝五.锡基焊料特性1一.概述电子装配的核心——连接技术：焊接技术熔焊焊接技术的重要性——焊点是元器件与印制电路板电气连接和机械连接的连接点。焊点的结构和强熔焊焊接种类压焊度就决定了电子产品的性能和可靠性。压焊钎焊超声压焊金丝球焊激光焊钎焊焊接方法（钎焊技术）软钎焊•手工烙铁焊接•焊接学中，把焊接温度低于450℃的焊•浸焊接称为软钎焊，所用焊料为软钎焊料。•波峰焊•再流焊电子焊接——是通过熔融的焊料合金与软钎焊特点两个被焊接金属表面之间生成金属间合金层•钎料熔点低

3、于焊件熔点。（焊缝），从而实现两个被焊接金属之间电•加热到钎料熔化，润湿焊件。气与机械连接的焊接技术。•焊接过程焊件不熔化。•焊接过程需要加焊剂。（清除氧化层）•焊接过程可逆。（解焊）2二.锡焊机理锡焊过程——焊接过程是焊接金属表面、助焊剂、熔融焊料和空气等之间相互作用的复杂过程当焊料被加热到熔点以上，焊接金属表面在助焊剂物理学——润湿、黏度、毛细管现象、热传导、扩散、溶解的活化作用下，对金属表面的氧化层和污染物起到清洗化学——助焊剂分解、氧化、还原、电极电位作用，同时使金属表面获得足够的激活能。熔融的焊料表面清洁冶金学——合金、合金层、金相、老化现象在经过助焊剂净化的金属表面上进行浸润、发

4、生扩散、焊件加热溶解、冶金结合，在焊料和被焊接金属表面之间生成金熔锡润湿属间结合层（焊缝），冷却后使焊料凝固，形成焊点。扩散结合层焊点的抗拉强度与金属间结合层的结构和厚度有关。电学——电阻、热电动势冷却后形成焊点材料力学——强度（拉力、剥离疲劳）、应力集中焊接过程中焊接金属表面（母材，以Cu为例）、1.助焊剂与母材的反应助焊剂、熔融焊料之间相互作用Cu暴露在空气中氧化生成表面氧化膜1.助焊剂与母材的反应低温时生成暗红色的Cu2O，高温下生成黒色的CuO（1）松香去除氧化膜（1）松香去除氧化膜——松香的主要成分是松香酸（2）溶融盐去除氧化膜C19H29COOH，融点为74℃。170～175℃呈

5、活性反应，（3）母材被溶蚀230～250℃转化为不活泼的焦松香酸，300℃以上无活（4）助焊剂中的金属盐与母材进行置换反应。性。松香酸和Cu2O、CuO反应生成松香酸铜。松香酸在2.助焊剂与焊料的反应还原反应、活化反应、氧化。常温下和300℃以上不能和Cu2O、CuO起反应。3.焊料与母材的反应4C19H29COOH+Cu2O→2Cu(OCOC19H29)2+H2O↑润湿、扩散、溶解、冶金结合，形成结合层。2C19H29COOH+CuO→Cu(OCOC19H29)2+H2O↑2.助焊剂与焊料的反应锡在固态时不易氧化，（2）溶融盐去除氧化膜——一般采用氯离子Cl-或氟离但在熔融状态下极易氧化，

6、主要生成黒色的SnO子F-，使氧化膜生成氯化物或氟化物。（1）助焊剂中活性剂在加热时能释放出的HCl，2C17H35COOH+CuO→Cu(OCOC17H35)2+H2O↑与SnO起还原反应。Cu2O+2HCl→CuCl2+Cu+H2O↑SnO+HCl→SnCl+Sn+HO22（3）母材被溶蚀——活性强的助焊剂容易溶蚀母材。（2）活性剂的活化反应产生激活能，减小界面张（4）助焊剂中的金属盐与母材进行置换反应。力，提高浸润性。（3）焊料氧化，产生锡渣。33.焊料与母材的反应锡焊机理润湿、扩散、溶解、冶金结合，形成结合层。（1）润湿（2）扩散（3）溶解（4）冶金结合，形成结合层润湿力（Wa）（1

7、）润湿液体在固体表面漫流的物理现象当固、液、气三相达到平衡时：BSV=CSL+ALVCOSθ润湿是物质固有的性质分子运动V气体ALVS：固体润湿是焊接的首要条件L：液体θL液体BV：气体SVCSLS固体润湿角θθ：润湿角BSV：固体与气体之间的界面张力θ=焊料和母材之间的界面与焊料表面切线之间的夹角可以将BSV看作是液体在固体表面漫流的力（润湿力：Wa）CSL：固体与液体之间的界面张力焊点的最佳润湿角ALV：