文档介绍：第四章焊接材料 1 焊接材料焊锡应用的历史可追溯自罗马帝国时代的水管焊接工程,当时使用成分重量比相同的铅-锡合金( 50wt% 铅-50wt% 锡)到今天仍然是常见的焊接材料之一。在常用的待焊接基版中,为了获得良好的润湿而放置焊接的需求取决于基板固有的可润湿性。可润湿性按下列顺序排列: Sn 、 Sn/Pb ﹥ Cu ﹥ Ag/Pd 、 Ag/Pt ﹥ Ni。阻焊剂的作用: 防止焊料从一个焊球流向另一个焊球 2 焊锡的种类 -锡合金 -锡-银合金 -锡-锑合金 3 锡膏锡膏也是一种使用历史悠久的焊接材料,最早的锡膏是铅的粉粒与氧化锌及矿油脂蜡混合制成,是为烙铁焊接技术开发前焊接铜的材料。等级 1% 重量以下的锡粉粒径大于(? m/mil ) 90% 重量以上的锡粉粒径范围(? m/mil ) 10% 重量以下的锡粉粒径小于(? m/mil ) 1 150/6 75~ 150/3 ~6 75/3 2 75/3 45~ 75/2 ~3 45/ 3 45/ 20~ 45/ ~ 20/ 4 36/ 20~ 36/ ~ 20/ 表 锡膏依金属粉粒粒径分布的分类 4 助焊剂在元器件焊接的过程中,助焊剂( Fluxes )功能为清洁键合点金属的表面,降低熔融焊锡与键合点金属之间的表面张力以提高润湿性,提供适当的腐蚀性、发泡性( Foaming )、挥发性与粘贴性,以利焊接的进行。助焊剂的成分包括活化剂( Activation )、载剂、溶剂与其他特殊功能的添加物。助焊剂可以用发泡式( Foam Fluxing )、波式( Wave Fluxing ) 或喷洒( Spraying )等方法涂布到印制电路板上。助焊剂对焊料润湿的原理示意图 5 焊接表面的前处理熔融焊接与金属接触时,可能发生润湿( Wetting )、无润湿( Nonwetting )、受到其他非焊锡与金属原有特性影响(如水分蒸发)的抗润湿( Dewetting ) 三种反应。金属表面的贴锡能力由表层氧化物除去的难易度、表层的钝化能力及其与焊锡间形成金属键合的难易程度决定,沾锡能力的大小可以利用沉浸检视法( Dip and Look )、润湿天平测量法( Wetting Balance Test )与润湿时间测定法( Wetting Time Test )等方法评定。使用电镀进行表面保护层的制作应注意电镀槽污染或电镀液添加物衍生的有机镀膜污染,这些镀膜污染可能产生抗润湿、须晶成长、电镀层剥落( Platting Flaking )、焊点松脱( Slippery Solder Joints )等破坏。 6 无铅焊料对于生产商和制造商,废弃物的再生、回收和循环再利用应该成为一个长期努力的目标。一种产品应该设计成对环境的影响最小,并且要考虑它的整个生命周期。生命周期评估包括所有投入到产品中的能量和资源,相关的废弃物和由此产生的健康和生态负担问题。总的来说,目的就使为了减少从生产到消亡的整个过程中对环境造成的影响。 Au-Sn 7 世界立法的现状 ,用于这个行业的两个主要的指导性法规如下: ?(1) WEEE :废弃电子电气设备指令; ?(2) ROHS :关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质指令。 8 技术和方法(1)合金强化原则(2)强化方法(3)合金设计(1)滑移(2)位错攀移(3)晶界剪切(4)晶粒内的空位或原子扩散(1)非合金化掺杂的微观结合(2)微观组织化(3)合金强化(4)选择性填料的宏观混合 Se 和 Te 很容易使 Sn 基合金变脆, Sb 的数量不合适会危害合金的润湿性,焊料的疲劳性能对 In原子敏感, Bi量不恰当会有第二相析出, 使焊料变脆, Sn 和 Cu 、 Ag 或 Sb 的中间和金属间化合物的形成,可显著影响合金强度和疲劳寿命 9 无铅焊料和含铅焊料无铅焊料的驱动力主要是出于性能方面的需要和环境/健康方面的考虑。可以很好地证明,焊料互连的常见热疲劳失效与富铅相有关。因为固溶度有限和锡的析出,富铅相不能用锡的溶质原子进行有效强化。在室温下铅在锡基体中有限的溶解度使它无法改善塑性形变滑移。在温度循环(热机械疲劳)条件下,这个富铅相易于粗化并最终导致焊点开裂。因此,希望在设计的锡基无铅焊料中不含有铅相,从而改善力学性能,强化焊料。 10