[精品]焊料报告草稿.doc

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1、[精品]焊料报告草稿　　无铅化焊料及其特性通过长时间的研究，锡被认定为是最好的基础金属，因为锡的货源储备充足，无毒害，检修容易，有良好的物理特性，熔点是232℃，与其他金属进行合金化后融点不会很高。　　经过大量的比较后筛选出几种好的锡合金，它们为铜(Cu)、银(Ag)、铟(In)、锌(Zn)、秘(Bi)、锑(Sb)。　　选择这些金属材料可在和锡组成合金时降低焊料的熔点，使其得到理想的物理特性。　　下面列出了1.3无铅焊料与有铅焊料的比较目前的无铅焊料，从可焊性和可靠性等各方面综合结果来看，最有希望并能取代有铅焊料的类型与组成应是三元体系的96.5Sn/3.0Ag/0.5Cu（SAC305）。　

2、　各种性能(化学、物理和机械等)都处在其它无铅焊料体系之上无铅焊料的焊接，最关键的有三大问题2.1无铅焊料合金的低共(晶)熔点从目前的无铅焊料可实用性角度来看，大多数的无铅焊料合金组成的低共(晶)熔点是很高的，现在最佳的SAC305低熔(晶)点为217，比起传统的63Sn/37Pb有铅焊料的低共熔(晶)点　　(183)高出34。　　按照传统Sn-Pb焊料合金的长期应用实践与经验，焊料的焊接温度要高出焊料合金的低共晶熔点40℃左右。　　这就意味着无铅焊料的焊接温度比传统的63Sn/37Pb焊料的焊接温度还要提高20-40。　　图1为Sn-Pb焊料与Sn-Ag-Cu焊料的焊接温度曲线图，我们看到无

3、铅比含铅的焊接温度明显要高，这将对热敏感大的元器(组)件、PCB基板等都将带来新的考验与挑战。　　无铅焊料合金的润湿性能图2为传统63Sn/37Pb焊料和无铅SAC305焊料的表面张力随温度变化情况，从图中我们看到无铅焊料合金在高温熔融焊接时，表面张力比传统63Sn/37Pb焊料大，因而其润湿性能较差，要求润湿时间更长。　　图3传统Sn-Pb焊料与两种无铅焊料的润湿时间与温度的关系。　　如焊料在240℃-260℃之间时，无铅焊料的焊接润湿时间是传统Sn-Pb焊料的2-3倍(见图3)。　　从以上两张图我们可以看出，无铅SAC305焊料的焊接温度不仅要有更高的温度(20℃-40℃)，而且在高温焊接

4、的停留时间也要长(大约要再增加1/3的时间，即由60秒增加到90秒)，才能获得较满意的焊接效果。　　同时，高温焊接后的冷却速度应比传统Sn/Pb焊料焊接后的冷却速度快一倍(由3℃/s增加到6℃/s)才行，否则会使焊点的润湿性(或饱满程度)变差和产生裂缝等，但快速冷却速度会容易引起微空洞等，所以要采取折衷的方案。　　在焊接时无铅焊料与Sn-Pb焊料的操作条件从表中我们看到无铅焊料的合金低共晶熔点，热风焊料整平，高温焊接温度和熔融停留时间都比含铅焊料要高很多，这样就会发生如下问题a………无铅焊料的焊接类型与注意点表中列出了三种焊接类型如以及各种锡基无铅焊料合金的使用范围如SnAgCu三种都可以用但

5、都有所要注意的如在波峰焊时注意点为　　二、无铅焊料存在的问题1.大多数的无铅焊料合金组成的低共(晶)熔点是很高的。　　2.无铅焊料润湿性能较差，要求润湿时间更长这两点我们刚才已经提到了我们来看第三条无铅焊料所形成的焊接点相对于含铅焊料有如下不足　　（1）　　（2）　　（3）无铅焊料的熔点和操作温度比SnPb焊料高30℃以上，大的温差使得印刷电路板与封装材料间的热膨胀系数不匹配引起更大的热应力，从而容易产生板材涨裂等问题。　　无铅焊料可研究的领域热冲击试验　　(1)拓宽热冲击的高-低温范围。　　-55-125提高到-55-145或-55-165等。　　(2)增加了高低温(热冲击)循环次数要求。　

6、　热应力试验和离子迁移试验就不详细说明了（随着无铅化PCB的焊接温度和加工与使用温度的提高，加上PCB高密度化的不断进步与发展，因而产生离子迁移的机率也明显增加了。　　所以加强PCB离子迁移的可靠性试验突出起来。　　）此外我们换可以对无铅焊料受冲击时在高应变率下的动态本构关系进行研究同时结合数值模拟方法来分析焊点的实效机理以及封装件的可靠性研究。　　下面我们看无铅焊工艺，在这我们只简要的说明一下回流焊5.1回流焊前面已经提到对于Sn-Ag-Cu焊料(熔点为217-219℃)的熔点比Sn-Pb焊料高出30℃,因此其工艺窗口相应变窄，钎焊温度相应提高，这必然增大对各种电子零件和基板的热冲击。　　经

7、过试验验证，如果提高预热温度，延长预热时间，可以减小基板上的温度分布差别。　　所以，并不需要大幅提高钎焊温度，在240℃左右进行热熔焊就可以了，这张图就是其Sn-Ag-Cu热熔焊温度流程图。　　六、无铅焊失效分析目前，无铅焊料相对于Sn-Pb焊料而言仍存在浸润性差、熔点高、金属溶解速度快这三大不可忽视的弱点。　　由此带来的是诸多的焊接失效问题。　　如焊点剥离、焊点空洞、晶须、板材涨裂等问题。　　下