SM無鉛焊接深圳研討會資料錫焊機理與焊點可

錫焊機理與焊點可靠性分析顧靄云一.概述二.錫焊機理三.焊點可靠性分析四.關(guān)于無鉛焊接機理五.錫基焊料特性內(nèi)容一.概述

熔焊焊接種類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——焊點是元器件與印制電路板電氣連接和機械連接的連接點。焊點的結(jié)構(gòu)和強度就決定了電子產(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℃的焊接稱為軟釬焊，所用焊料為軟釬焊料。

軟釬焊特點釬料熔點低于焊件熔點。加熱到釬料熔化，潤濕焊件。焊接過程焊件不熔化。焊接過程需要加焊劑。（清除氧化層）焊接過程可逆。（解焊）

電子焊接——是通過熔融的焊料合金與兩個被焊接金屬表面之間生成金屬間合金層（焊縫），從而實現(xiàn)兩個被焊接金屬之間電氣與機械連接的焊接技術(shù)。當(dāng)焊料被加熱到熔點以上，焊接金屬表面在助焊劑的活化作用下，對金屬表面的氧化層和污染物起到清洗作用，同時使金屬表面獲得足夠的激活能。熔融的焊料在經(jīng)過助焊劑凈化的金屬表面上進行浸潤、發(fā)生擴散、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。焊點的抗拉強度與金屬間結(jié)合層的結(jié)構(gòu)和厚度有關(guān)。二.錫焊機理錫焊過程——焊接過程是焊接金屬表面、助焊劑、熔融焊料和空氣等之間相互作用的復(fù)雜過程表面清潔焊件加熱熔錫潤濕擴散結(jié)合層冷卻后形成焊點物理學(xué)——潤濕、黏度、毛細(xì)管現(xiàn)象、熱傳導(dǎo)、擴散、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、熱電動勢材料力學(xué)——強度（拉力、剝離疲勞）、應(yīng)力集中焊接接過過程程中中焊焊接接金金屬屬表表面面（（母母材材，，以Cu為為例例）、、助助焊焊劑劑、、熔熔融融焊焊料料之之間間相相互互作作用用1.助助焊焊劑劑與與母母材材的的反反應(yīng)應(yīng)（1））松松香香去去除除氧氧化化膜膜————松松香香的的主主要要成成分分是是松松香香酸酸，，融融點點為為74℃℃。。170℃℃呈呈活活性性反反應(yīng)應(yīng)，，300℃℃以以上上無無活活性性。。松松香香酸酸和和Cu2O反應(yīng)應(yīng)生成成松香香酸銅銅。松松香酸酸在常常溫下下和300℃以以上不不能和和Cu2O起反反應(yīng)。。（2））溶融融鹽去去除氧氧化膜膜———一般般采用用氯離離子Cl-或氟離離子F-，使氧氧化膜膜生成成氯化化物或或氟化化物。。（3））母材材被溶溶蝕———活活性強強的助助焊劑劑容易易溶蝕蝕母材材。（4）助焊焊劑中的金金屬鹽與母母材進行置置換反應(yīng)。。2.助焊焊劑與焊料料的反應(yīng)（1）助焊劑中活活性劑在加加熱時能釋釋放出的HCl，與與SnO起起還原反應(yīng)應(yīng)。（2）活性劑的活活化反應(yīng)產(chǎn)產(chǎn)生激活能能，減小界界面張力，，提高浸潤潤性。（3）焊料料氧化，產(chǎn)產(chǎn)生錫渣。。3.焊料與與母材的反反應(yīng)潤濕、擴散散、溶解、、冶金結(jié)合，，形成結(jié)合層。錫焊機理（1）潤濕濕（2）擴散（3）溶解（4）冶金金結(jié)合，形形成結(jié)合層潤濕角θ焊點的最佳佳潤濕角Cu----Pb/Sn15~45°當(dāng)θ=0°時，完全全潤濕；當(dāng)θ=180°時，完全全不潤濕；θ=焊料和母材材之間的界界面與焊料表面面切線之間間的夾角分子運動（1）潤濕濕液體在固體體表面漫流流的物理現(xiàn)現(xiàn)象潤濕是物質(zhì)質(zhì)固有的性性質(zhì)潤濕是焊接接的首要條條件潤濕力（Wa）θBSVCSLALV當(dāng)固、液、、氣三相達(dá)達(dá)到平衡時時：BSV=CSL+ALVCOSθBSV：固體與氣氣體之間的的界面張力力可以將BSV看作是液體體在固體表表面漫流的的力（潤濕力：Wa）CSL：固體與液液體之間的的界面張力力ALV：液體與氣氣體之間的的界面張力力BSV與CSL的作用力都都沿固體表表面，但方方向相反。。設(shè)潤濕力為為Wa，其近似值：：將BSV代入式中S：固體L：液體V：氣體θ：潤濕角L液體S固體Wa≈BSV+ALV-CSLWa=CSL+ALVCOSθ+ALV-CSLWa=ALV（1+COSθ）——潤濕力力關(guān)系式V氣體從潤濕力關(guān)關(guān)式可以看看出：潤濕濕角θ越小，潤潤濕力越大大分子運動潤濕條件（a）液態(tài)態(tài)焊料與母母材之間有有良好的親親和力，能能互相溶解解?；ト艹潭热∪Q于：原原子半徑和和晶體類型型。因此潤潤濕是物質(zhì)質(zhì)固有的性性質(zhì)。（b）液態(tài)態(tài)焊料與母母材表面清清潔，無氧氧化層和其其它污染物物。清潔的表面面使焊料與與母材原子子緊密接近近，產(chǎn)生引引力，稱為為潤濕力。。當(dāng)焊料與被被焊金屬之之間有氧化化層和其它它污染物時時，妨礙金金屬原子自自由接近，，不能產(chǎn)生生潤濕作用用。這是形形成虛焊的的原因之一一。分子運動表面張力表面張力———在不同同相共同存存在的體系系中，由于于相界面分分子與體相相內(nèi)分子之之間作用力力不同，導(dǎo)導(dǎo)致相界面面總是趨于于最小的現(xiàn)現(xiàn)象。由于液體內(nèi)內(nèi)部分子受受到四周分分子的作用用力是對稱稱的，作用用彼此抵消消，合力=0。但是是液體表面面分子受到到液體內(nèi)分分子的引力力大于大氣氣分子對它它的引力，，因此液體體表面都有有自動縮成成最小的趨趨勢。熔融焊料在在金屬表面面也有表面面張力現(xiàn)象象。大氣大氣液體內(nèi)部分分子受力合合力=0液體表面分分子受液體體內(nèi)分子的的引力＞大大氣分子引引力分子運動表面張力與與潤濕力熔融焊料在在金屬表面面潤濕的程程度除了與與液態(tài)焊料料與母材表表面清潔程程度有關(guān)，，還與液態(tài)態(tài)焊料的表表面張力有有關(guān)。表面張力與與潤濕力的的方向相反反，不利于于潤濕。表面張力是是物質(zhì)的本本性，不能能消除，但但可以改變變。分子運動表面張力在在焊接中的的作用再流焊———當(dāng)焊膏達(dá)達(dá)到熔融溫溫度時，在在平衡的表面張力力的作用下下，會產(chǎn)生生自定位效效應(yīng)（selfalignment）。表面面張力使再再流焊工藝藝對貼裝精精度要求比比較寬松，，比較容易易實現(xiàn)高度度自動化與與高速度。。同時也正正因為“再再流動”及及“自定位位效應(yīng)”的的特點，再再流焊工藝藝對焊盤設(shè)設(shè)計、元器器件標(biāo)準(zhǔn)化化有更嚴(yán)格格的要求。。如果表面面張力不平衡，焊接后會會出現(xiàn)元件件位置偏移移、吊橋、、橋接、等等焊接缺陷陷。波峰焊———波峰焊時時，由于表表面張力與與潤濕力的的方向相反反，因此表表面張力是是不利于潤潤濕的因素素之一。SMD波峰峰焊時表面面張力造成成陰影效應(yīng)應(yīng)?熔融合金的粘度度與表面張張力是焊料料的重要性性能。?優(yōu)良的焊料料熔融時應(yīng)應(yīng)具有低的的粘度和表表面張力，，以增加焊焊料的流動動性及被焊焊金屬之間間的潤濕性性。?錫鉛合金的的粘度和表表面張力與與合金的成成分密切相相關(guān)。配比（W%）表面張力(N/cm)粘度（mPa?s)SnPb20804.67×10-32.7230704.7×10-32.4550504.76×10-32.1963374.9×10-31.9780205.14×10-31.92錫鉛合金配配比與表面面張力及粘粘度的關(guān)系系（280℃測試））粘度與表面面張力分子運動焊接中降低低表面張力力和黏度的的措施①提高溫度度——升溫溫可以降低低黏度和表表面張力的的作用。升高溫度可可以增加熔熔融焊料內(nèi)內(nèi)的分子距距離，減小小焊料內(nèi)分分子對表面面分子的引引力。②適當(dāng)?shù)慕鸾饘俸辖鸨缺壤猄n的表面面張力很大大，增加Pb可以降降低表面張張力。63Sn/37Pb表表面張力明明顯減小。。η表表mn/m粘面面度張張540力520500T（℃）4801020304050Pb含含量%溫度對黏度度的影響250℃℃時Pb含含量與表面面張力的關(guān)關(guān)系③增加活活性劑———能有有效地降降低焊料料的表面面張力，，還可以以去掉焊焊料的表表面氧化化層。④改善焊焊接環(huán)境境——采采用氮氣氣保護焊焊接可以以減少高高溫氧化化。提高高潤濕性性毛細(xì)管現(xiàn)現(xiàn)象毛細(xì)管現(xiàn)現(xiàn)象是液液體在狹狹窄間隙隙中流動動時表現(xiàn)現(xiàn)出來的的特性。。將兩塊平平行的金金屬板或或細(xì)管插插入液體體中，金金屬板內(nèi)內(nèi)側(cè)與外外側(cè)的液液面高度度將有所所不同，，如果液液體能夠夠潤濕金金屬板，，則內(nèi)側(cè)側(cè)的液面面將高于于外側(cè)的的液面，，反之，，金屬板板內(nèi)側(cè)的的液面將將低于外外側(cè)的液液面。液體能夠夠潤濕金金屬板液體不能能潤濕金金屬板在熔融焊焊料中也也存在毛毛細(xì)管現(xiàn)現(xiàn)象毛細(xì)管現(xiàn)現(xiàn)象在焊接中中的作用用在軟釬焊焊過程中中，要獲獲得優(yōu)質(zhì)質(zhì)的釬焊焊接頭，，需要液液態(tài)釬料料能夠充充分流入入到兩個個焊件的的縫隙中中。例如通孔元件件在波峰峰焊、手手工焊時時，當(dāng)當(dāng)間間隙隙適適當(dāng)當(dāng)時時，，毛毛細(xì)細(xì)作作用用能能夠夠促促進進元元件件孔孔的的““透透錫錫””。。又例例如如再流流焊焊時時，毛毛細(xì)細(xì)作作用用能能夠夠促促進進元元件件焊焊端端底底面面與與PCB焊焊盤盤表表面面之之間間液液態(tài)態(tài)焊焊料料的的流流動動。。毛細(xì)細(xì)作作用用——液液體體在在毛毛細(xì)細(xì)管管中中上上升升高高度度的的表表達(dá)達(dá)式式式中中：：H——毛細(xì)細(xì)管管中中液液柱柱的的高高度度σ——液液體體（（焊焊料料））的的表表面面張張力力ρ——液液體體（（焊焊料料））的的密密度度g——重重力力加加速速度度R——毛毛細(xì)細(xì)管管半半徑徑2σσH=————ρgR從式式中中看看出出液體體在在毛毛細(xì)細(xì)管管中中上上升升高高度度：與表表面面張張力力成成正正比比；；與液體的密度度、比重成反反比；與毛細(xì)管直徑徑有關(guān)。金屬原子以結(jié)結(jié)晶排列，原原子間作用力力平衡，保持持晶格的形狀狀和穩(wěn)定。當(dāng)金屬與金屬屬接觸時，界界面上晶格紊紊亂導(dǎo)致部分分原子從一個個晶格點陣移移動到另一個個晶格點陣。。擴散條件：相相互距離（金屬表面清清潔，無氧化化層和其它雜雜質(zhì)，兩塊金屬原子子間才會發(fā)生生引力）溫度（在一定溫度度下金屬分子子才具有動能能）（2）擴散四種擴散形式式：表面擴散；晶晶內(nèi)擴散；晶晶界擴散；選選擇擴散。PbSn表面擴散向晶粒內(nèi)擴散散分割晶粒擴散散選擇擴散表面擴散、晶晶內(nèi)擴散、晶晶界擴散、選選擇擴散示意意圖Cu表面熔融Sn/Pb焊料側(cè)晶粒（3）溶解母材表面的Cu分分子被熔融的的液態(tài)焊料溶解或溶蝕。金屬間結(jié)合層層Cu3Sn和Cu6Sn5金屬間結(jié)合層層Cu3Sn和和Cu6Sn5放大1,000倍的QFP引腳焊點點橫截面圖以63Sn/37Pb焊焊料為例，共晶點為183℃焊接后（210-230℃）生成金屬間結(jié)結(jié)合層：Cu6Sn5和Cu3Sn（4）冶金結(jié)合，形成結(jié)合層（金屬間擴散、、溶解的結(jié)果果）最后冷卻凝固固形成焊點三.焊點可可靠性分析影響焊點強度度的主要因素素：（1）金屬間間合金層（金金屬間結(jié)合層層）質(zhì)量與厚厚度（2）焊接材材料的質(zhì)量（3）焊料量量（4）PCB設(shè)計當(dāng)溫度達(dá)到210-230℃時，Sn向Cu表面擴散，，而Pb不擴擴散。初期生生成的Sn-Cu合金為為：Cu6Sn5（η相）。其中Cu的的重量百分分比含量約為為40%。隨著溫度升高高和時間延長長，Cu原原子滲透（（溶解）到Cu6Sn5中，局部部結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闉镃u3Sn（ε相）），Cu含含量由40%增加到66%。當(dāng)溫度度繼續(xù)升高和和時間進一步步延長，Sn/Pb焊焊料中的Sn不斷向Cu表面擴散，，在焊料一側(cè)側(cè)只留下Pb，形成富Pb層。Cu6Sn5和富Pb層之間的的界面面結(jié)合力非常常脆弱，當(dāng)受受到溫度、振振動等沖擊，，就會在焊接接界面處發(fā)生生裂紋。以63Sn/37Pb焊焊料與Cu表表面焊接為例例（1）金屬屬間合金層層（金屬間間結(jié)合層））質(zhì)量與厚厚度焊縫(結(jié)合合層)結(jié)構(gòu)構(gòu)示意圖Pb熔融Sn/Pb焊料料側(cè)Cu焊端表表面CuSnCu6Sn5Cu3Sn富Pb層焊料直接與與Cu生成成的合金層層紅色的箭指指示的是Cu3Sn層Cu6Sn5與Cu3Sn兩種金金屬間結(jié)合合層比較名稱分子式形成位置顏色結(jié)晶性質(zhì)η相Cu6Sn5焊料潤濕到Cu時立即生成Sn與Cu之間的界面白色球狀珊貝狀良性，強度高ε相Cu3Sn溫度高、焊接時間長引起Cu與Cu6Sn5之間灰色骨針狀惡性，強度差，脆性CuCu3SnCu6Sn5富Pb層Sn/Pb拉伸力（千lbl/in2）*＞4μm時，由由于金屬屬間合金金層太厚厚，使連連接處失失去彈性性，由于于金屬間間結(jié)合層層的結(jié)構(gòu)構(gòu)疏松、、發(fā)脆，，也會使使強度小小。*厚度為0.5μμm時抗抗拉強度度最佳；；*0.5~4μm時的抗抗拉強度度可接受受；*＜0.5μm時時，由于于金屬間間合金層太太薄，幾幾乎沒有有強度；；金屬間合合金層厚厚度（μμm）金屬間合合金層厚厚度與抗抗拉強度度的關(guān)系系金屬間合合金層厚厚度與抗抗拉強度度的關(guān)系系金屬間結(jié)結(jié)合層的的質(zhì)量與與厚度與與以下因因素有關(guān)關(guān)：(a)焊焊料的合合金成份份和氧化化程度（要求焊焊膏的合合金組分分盡量達(dá)達(dá)到共晶晶或近共共晶；含氧量應(yīng)應(yīng)小于0.5%，最好好控制在在80ppm以以下）(b)助助焊劑劑質(zhì)量（（凈化表表面，提提高浸潤潤性）(c)被被焊焊接接金金屬屬表表面面的的氧氧化化程程度度（（只只有有在在凈凈化化表表面面，，才才能能發(fā)發(fā)生生化化學(xué)學(xué)擴擴散散反反應(yīng)應(yīng)））(d)焊焊接接溫溫度度和和焊焊接接時時間間焊點點和和元元件件受受熱熱的的熱熱量量隨隨溫溫度度和和時時間間的的增增加加而而增增加加。。金屬屬間間結(jié)結(jié)合合層層的的厚厚度度與與焊焊接接溫溫度度和和時時間間成成正正比比。。例如如183℃℃以以上上，，但但沒沒有有達(dá)達(dá)到到210~230℃℃時時在在Cu和和Sn之之間間的的擴擴散散、、溶溶解解，，不不能能生生成成足足夠夠的的金金屬屬間間結(jié)結(jié)合合層層。。只只有有在在220℃℃維維持持2秒秒鐘鐘的的條條件件下下才才能能生生成成良良性性的的結(jié)結(jié)合合層層。。但但焊焊接接溫溫度度更更高高時時，，擴擴散散反反應(yīng)應(yīng)率率就就加加速速，，就就會會生生成成過過多多的的惡惡性性金金屬屬間間結(jié)結(jié)合合層層。。焊焊點點變變得得脆脆性性而而多多孔孔。。焊接接熱熱量量是是溫溫度度和和時時間間的的函函數(shù)數(shù)運用用焊焊接接理理論論正正確確設(shè)設(shè)置置溫溫度度曲曲線線才能能獲獲得得最最好好焊焊點點質(zhì)質(zhì)量量。。Sn-Pb系系焊焊料料金金相相圖圖①A-B-C線線————液液相相線線②A-D、、C-E線線————固固相相線線③D-F、、E-G線線————溶溶解解度度曲曲線線④D-B-E線線————共共晶晶點點⑤L區(qū)區(qū)————液液體體狀狀態(tài)態(tài)⑥L+、、L+區(qū)————二二相相混混合合狀狀態(tài)態(tài)⑦+區(qū)————凝凝固固狀狀態(tài)態(tài)（2））焊焊接接材材料料的的質(zhì)質(zhì)量量有鉛鉛、、無無鉛鉛都都應(yīng)應(yīng)選選擇擇共共晶晶或或近近共共晶晶焊焊料料合合金金最佳佳焊焊接接溫溫度度線線液態(tài)態(tài)固態(tài)態(tài)（3））與與焊焊料料量量有有關(guān)關(guān)（4））PCB設(shè)設(shè)計計四.關(guān)于于無無鉛鉛焊焊接接機機理理（1））目目前前應(yīng)應(yīng)用用最最多多的的無無鉛鉛焊焊料料合合金金（2））關(guān)關(guān)于于Sn-Ag-Cu系系焊焊料料的的最最佳佳成成分分（3））IPC推推薦薦的的無無鉛鉛焊焊料料（4）無鉛焊焊接機理（1）目前應(yīng)應(yīng)用最多的無無鉛焊料合金金目前應(yīng)用最多多的用于再流流焊的無鉛焊焊料是三元共共晶或近共晶晶形式的Sn-Ag-Cu焊料。Sn(3~4)wt%Ag(0.5~0.7)wt%Cu是可接受的的范圍，其熔熔點為217℃左右。美國采用Sn3.9Agwt%0.6wt%Cu無鉛合金歐洲采用Sn3.8Agwt%0.7wt%Cu無鉛合金日本采用Sn3.0Agwt%0.5wt%Cu無鉛合金Sn-0.7Cu-Ni焊料合金用用于波峰焊。。其熔點為227℃。手工電烙鐵焊焊大多采用Sn-Cu、、Sn-Ag或Sn-Ag-Cu焊焊料。（2）關(guān)于Sn-Ag-Cu系焊料料的最佳成分分Sn-Ag-Cu系焊料料的最佳成分分，日、美、、歐之間存在在一些微小的的差別，日本本的無鉛實施施在世界上處處于領(lǐng)先地位位，對無鉛焊焊料有很深入入的研究，他他們的研究表表明Sn-Ag-Cu焊焊料中Ag與與Sn在221℃形成共共晶板狀的Ag3Sn合合金，，當(dāng)Ag含含量超超過3.2wt%以以后（（出現(xiàn)現(xiàn)過共共晶成成分））板狀狀的Ag3Sn合合金會會粗大大化，，粗大大的板板狀A(yù)g3Sn較較硬，，拉伸伸強度度降低低，容容易造造成疲疲勞壽壽命降降低，，他們們的結(jié)結(jié)論是是：““在共共晶點點附近近，成成分不不能向向金屬屬間化化合物物方向向偏移移”，，因此此選擇擇使用用低Ag的的Sn3Ag0.5Cu。。Sn-Ag-Cu無無鉛焊焊料中中Ag與與Sn在221℃形形成共共晶晶板狀的的Ag3Sn合合金板狀的的Ag3Sn較較硬，，當(dāng)Ag含含量超超過3.2wt%以后后（出現(xiàn)現(xiàn)過共共晶成成分））拉伸強強度降降低，，容易易造成成疲勞勞壽命命降低低，因此此推薦使使用低低Ag的Sn3Ag0.5Cu。結(jié)論：：“在在共晶晶點附附近，，成分分不能能向金金屬間間化合合物方方向偏偏移””（3））IPC推推薦的的無鉛鉛焊料料：Ag含含量為為3.0wt%的Sn-Ag-Cu焊焊料由于Sn95.8\Ag3.5\Cu0.7無無鉛焊焊料美美國已已經(jīng)有有了專專利權(quán)權(quán)；另另外由由于Ag含含量為為3.0wt%的焊焊料沒沒有專專利權(quán)權(quán)；價價格相相對較較便宜宜；焊焊點質(zhì)質(zhì)量較較好。。因此此IPC推推薦采采用Ag含含量為為3.0wt%（重重量百百分比比）的的Sn-Ag-Cu焊料料。合金成分熔點（℃）Sn-37Pb（傳統(tǒng)）183Sn-58Bi138Sn-20In-2.8Ag179-189Sn-10Bi-5Zn168-190Sn-8.8Zn198.5Sn-3.5Ag-4.8Bi205-210Sn-7.5Bi-2Ag-0.5Cu213-218Sn95.8\Ag3.5\Cu0.7217-218Sn-3.5Ag-1.5In218Sn96.5\Ag3.0\Cu0.5216-220Sn-3.5Ag221Sn-2Ag221-226Sn-0.7Cu-Ni(用于波峰焊)227Sn-5Sb232-240無鉛焊焊料合合金的的熔點點Sn63\Pb37與Sn\Ag3.8\Cu0.7性性能比比較合金成分密度g/mm2熔點℃膨脹系數(shù)×10-6熱傳導(dǎo)率Wm-1K-1電導(dǎo)率%IACS電阻系數(shù)MΩ-cm表面張力260℃mNm-1Sn63\Pb378.518323.95011.515481Sn\Ag3.8\Cu0.77.521723.573.215.611548繼續(xù)攻攻克研研究更更理想想的無無鉛焊焊料雖然Sn基基無鉛合金已已經(jīng)被被較廣廣泛的的應(yīng)用用，但但與Sn63\Pb37共晶晶焊料相相比較較仍然然有以以下問問題：：熔點高高34℃表面張張力大大、潤潤濕性性差價格高高但I(xiàn)PC認(rèn)認(rèn)為：：無鉛鉛焊料料的種種類不不能很很多，，要單單一標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化化，否否則對對元件件、對對可靠靠性會會有很很大影影響。。IPC-A-610D就是以以Sn-Ag–Cu焊料做的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。（4）無鉛鉛焊接機理理無鉛焊接過過程、原理理與63Sn-37Pb基本本是一樣的。。主要區(qū)別是由于合金成分和助焊劑成分分改變了，因因此焊接溫度、生成的金屬間結(jié)合合層及其結(jié)結(jié)合層的結(jié)結(jié)構(gòu)、強度度、可靠性性也不同了。。何況有鉛焊焊接時Pb是不擴擴散的，Pb在焊焊縫中只起起到填充作作用。另外外，無鉛焊焊料中Sn的含量達(dá)到到95%以以上。金屬間結(jié)結(jié)合層的主主要成分還還是Cu6Sn5和Cu3Sn。當(dāng)然也不能能忽視次要元素也會產(chǎn)生一一定的作用用。Sn-Ag-Cu系統(tǒng)統(tǒng)中Sn與次要要元素Ag和Cu之之間的冶金金反應(yīng)在Sn-Ag-Cu三個個元素之間間有三種可可能的二元元共晶反應(yīng)應(yīng)：（a）Ag與Sn在221℃℃形成錫基基質(zhì)相位的的共晶結(jié)構(gòu)構(gòu)和ε金屬屬之間的化化合相位(Ag3Sn)。（b）Cu與Sn在227℃℃形成錫基基質(zhì)相位的的共晶結(jié)構(gòu)構(gòu)和η金屬屬間的化合合相位(Cu6Sn5)。（c）Ag與Cu在779℃℃形成富Agα相相和富Cuα相共共晶合金。。但在Sn-Ag-Cu的三三種合金固固化溫度的的測量研究究中沒有發(fā)發(fā)現(xiàn)779℃相位轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變。在溫溫度動力學(xué)學(xué)上解釋：：更適于Ag或Cu與與Sn反應(yīng)，生生成Ag3Sn和Cu6Sn5。Sn-Ag-Cu三三元合金相相圖液態(tài)時的成成分：L→Sn+Cu6Sn5+Ag3Sn在平衡狀態(tài)態(tài)凝固的結(jié)結(jié)晶是很規(guī)規(guī)則的形狀狀（冷卻速度度無限慢時時）實際生產(chǎn)條條件下是非平平衡衡狀狀態(tài)態(tài)凝凝固固的的結(jié)結(jié)晶晶Sn-Ag-Cu合金金凝凝固固特特性性導(dǎo)導(dǎo)致致無無鉛鉛焊焊點點顆顆粒粒狀狀外外觀觀粗粗糙糙非平平衡衡狀狀態(tài)態(tài)凝凝固固：：Sn先先結(jié)結(jié)晶晶，，以以枝枝晶晶狀狀（（樹樹狀狀））出出現(xiàn)現(xiàn)，，中中間間夾夾Cu6Sn5和Ag3Sn。。Sn-Ag-Cu焊焊點點金金相相切切片片Sn-Cu合金金二二元元相相圖圖Sn-Cu的的液液相相線線斜斜率率大大(比比Sn/Pb大大十十幾幾倍倍)，，液液相相溫溫度度對對成成分分很很敏敏感感。。因此此少量成分變化化，就會使熔熔點偏移，造成焊接溫溫度的變化。。熔點隨成分變變化而變化波峰焊時隨著著Cu不斷增增加，熔點也不斷提提高。液態(tài)固態(tài)最佳焊接溫度度線Sn-Pb系系焊料金相圖圖Sn-Cu系焊料料合金金影響焊焊接質(zhì)質(zhì)量的的主要要因素素(1)PCB設(shè)計計(2)焊焊料的的質(zhì)量量：合合金成成份及及其氧氧化程程度無論有有鉛、、無鉛鉛都應(yīng)應(yīng)選擇擇共晶晶或近近共晶晶焊料料合金金(3)助助焊劑劑質(zhì)量量(4)被被焊接接金屬屬表面面的氧氧化程程度（（元件件焊端端、PCB焊盤盤）(5)工工藝：：印、、貼、、焊（（正確的的溫溫度曲曲線）(6)設(shè)設(shè)備(7)管管理五.錫錫基基焊料料特性性a浸入液液態(tài)焊焊料中中的固固體金金屬會會產(chǎn)生生溶解解，生生產(chǎn)中中將這這種現(xiàn)現(xiàn)象稱稱之為為浸析析現(xiàn)象象，或或“溶溶蝕””現(xiàn)象象，俗俗稱““被吃吃”。。b.影響響浸浸析析的的因因素素————被被焊焊金金屬屬、、焊焊料料成成分分、、焊焊料料的的溫溫度度和和流流動動速速度度。。金金、、銀銀、、銅銅在在焊焊料料中中均均有有較較高高的的溶溶解解速速度度。。溫度度上上升升，，溶溶解解速速度度增增加加；；焊焊料料流流動動速速度度增增加加，，溶溶解解速速度度也也增增加加。。c.金、、銀在液液態(tài)焊料料中也有有很高溶溶解能力力，在焊焊接厚膜膜電路和和銀-鈀鈀合金端端電極的的片式元元件時也也會出現(xiàn)現(xiàn)“浸析析”現(xiàn)象象，使用用含銀焊焊料可以以解決上上述問題題。d.在生生產(chǎn)中應(yīng)應(yīng)正確調(diào)調(diào)節(jié)焊接接的時間間和溫度