PCB科技 - 用於PCB無鉛焊接的IMC和錫須

1、工作在焊接中的鉛金屬

低溫軟釺焊 PCB電路板 has always been based on eutectic (or eutectic) tin-lead alloy (S n 6 3 / Pb 37). 不僅質量好, 易於操作, 而且可靠, 而且科技也很成熟, 供應完好無損, 而且價格很低, 所有這些都可以歸因於鉛的參與. 它唯一致命的缺點是對人體有毒有害. 現今, 負責環境保護時必須清除鉛. 不僅是各種無鉛焊料的效能遠不如含鉛焊料, 但沒有什麼可以替代它. 當我要永遠離開的時候, I suddenly thought of [Lead], 聖物在哪裡? 它怎麼會如此出色? 以下總結了鉛在焊接中的一些重要作用，供您瞭解：

這是不同比例的錫鉛合金的均勻結構

A、鉛很容易與錫以任何比例熔化，形成均勻的合金。 彼此之間不會有不相容的數據。 最多只分為富鉛區（富鉛區），即微蝕後的單色區。 鉛含量在50-70%wt）之間，或富錫區域（微蝕後富錫區域為黑色，錫含量為5-80%wt）。 鉛是唯一能與錫緊密結合的金屬。

B、鉛比錫便宜11倍，這可以降低焊料成本。 此外，當存在鉛時，固體銅溶解到液體S n中的速度將减慢，這可以减少焊點中出現支鏈啞IMC，並在非常均勻的狀態下提高焊接强度。

C、鉛的熔點為32.2攝氏度，錫的熔點為2.3.1攝氏度。 合金化後，熔點降低。 共晶成分為S n 6 3/P b 37 m.P。只有183攝氏度，對電子零件和電路板沒有危害。

D. 在將鉛添加到20%以上後，錫須將不再生長, 錫鉛電鍍的各種配方都非常成熟, 這對零件和脚非常方便 PCB電鍍. 當然, 錫鉛膜或焊點不會變長.

E、鉛錫合金S n 6 3具有低表面張力（380 dyn E/260攝氏度，這意味著內聚力較低）、低熱耗、易於接觸錫、浸漬時間很短（平均0.7秒）、接觸角很小。 對於最有希望成為主流的無鉛SAC305，其表面張力高達460達因/260°C，浸錫時間長達1.2秒，接觸角為4 3-4 4°。 當錫不容易鬆動時，焊盤通常會露出銅。

F、鉛錫合金非常軟，凝固後組織細小均勻，不易開裂。 SAC305固化後具有堅硬的紋理（B a 1l S h e ar Te S t™S假高讀數，這往往導致無鉛優於無鉛誤導，並且異質結構粗糙且容易開裂。

2.SMT處理的錫-銀-銅無鉛焊料的IMC

就SAC305而言（3.0%Ag，0.5%Cu，其餘為S n，簡稱SAC305），在其製備過程中很難實現成分的均勻分佈。 囙此，幾乎不可能實現整體均勻的共晶成分。 可能的 Sn63/Pb37在加熱和冷卻過程中不可能不經過任何糊狀狀態而達到均勻狀態，而是直接在液化和凝固之間來回，其結構幾乎可以達到均勻狀態，沒有明顯的枝晶。

在SAC305冷卻過程中，純錫的一些部分在開始時會首先凝固，然後分散形成樹枝狀的框架。 當其他剩餘的液體資料在每個空框架中繼續冷卻和固化時，它們將收縮並收縮體積，然後形成輕微開裂的收縮（一塊焊料最終冷卻的外表面的中心部分）。 運輸過程中一旦發生振動，各種微裂紋可能會擴展，導致强度降低。 除非SAC305能够以快速冷卻速度焊接（例如，5-6°C/s），否則在减少分支外觀和更均勻的條件下，整體結構將變得更精細。

在PCB無鉛焊接中，非均勻釺料合金很難達到理想的共晶狀態

非均質焊料合金很難達到理想的共晶狀態，囙此在凝固過程中會出現“糊狀”（糊狀），即在過渡期固相（樹枝晶）和液相暫時共存。 在整個固化完成之前，將有更多的雜質和脆弱而不穩定的邊界。

電路板焊接中的微裂紋現象

錫的熔點為231°C，銀為961°C，銅為1083°C，SAC305的熔點僅為217°C。囙此，已知添加3%的銀和0.5%的銅已達到降低合金熔點的效果。 Ag的加入也可以新增焊點的硬度和强度，但它也會在焊點中快速形成Ag3S n的長IMC，這將對長期可靠性產生不利影響。 添加銅後，减少額外銅的滲透還有另一個好處。 在波峰焊接用無鉛焊料中，一旦銅含量超過1.0%（按重量計），焊點內部和表面通常會出現針狀晶體。 不僅强度降低，而且針體過長時短路的問題。

波動 焊接PCB加工, whether it is SAC or tin-copper alloy (99.3Sn, 0.7Cu), 容易受到過多的銅污染. 解决這一問題的一般方法是在補充銅時添加錫或錫和銀. 然而, 如何改進管理流程仍然需要大量的實踐經驗.

當鉛波峰焊的銅污染過高時，待焊接的不均勻表面將對焊點的强度產生不利影響。

在無鉛波峰焊中，過度的銅污染通常會導致橋樑和冰山問題