簡單說來,焊錫絲焊點(diǎn)的形成包括焊料的潤濕過程、焊料與被焊面之間的選擇性擴(kuò)散以及金屬間化合物生產(chǎn)的合金化過程。
其中最為關(guān)鍵的就是焊料對(duì)母材(被焊面)潤濕的過程,也就是焊料原子在熱以及助焊劑的幫助下達(dá)到與母材原子相互作用的距離的過程,為接下來的一步焊料中的原子與母材中的原子相互擴(kuò)散做好準(zhǔn)備。
焊錫絲潤濕的好壞決定了焊點(diǎn)的根本質(zhì)量,潤濕是否能夠形成成為焊接最關(guān)鍵的第一步,如果沒有潤濕的發(fā)生就不會(huì)有后續(xù)的金屬簡單擴(kuò)散過程,更不會(huì)有合金化。而潤濕能否發(fā)生以及潤濕的程度如何,其影響因素很多,比如PCB的焊盤可焊性、元器件引線腳的可焊性、焊料本身的組成、助焊劑的活性、焊料熔融的溫度等。焊盤與引線腳的可焊性好,焊料就容易潤濕。焊料中的合金比例與雜質(zhì)含量決定了焊料的表面張力與熔點(diǎn),表面張力且熔點(diǎn)低的話,潤濕就容易發(fā)生。助焊劑的活性高,它對(duì)潤濕的促進(jìn)就大;焊料的融融溫度高表面張力就小,也就有利于焊錫絲的鋪展與浸潤,以上各項(xiàng)反之亦然。
至于擴(kuò)散過程則僅僅受到溫度與焊接時(shí)間的影響,溫度高擴(kuò)散就快,金屬化后形成的金屬件化合物就比較厚,時(shí)間長也可以得到同樣的結(jié)果,但是金屬間化合物的結(jié)構(gòu)可能有所不同。
同樣,第三步合金化也與時(shí)間和溫度相關(guān),不同的時(shí)間與溫度使界面形成的金屬間化合物的種類都不同,如果界面生成過多的Cu3Sn將使焊點(diǎn)強(qiáng)度降低,Cu6Sn5太厚將使焊點(diǎn)脆性增加,研究表明金屬間化合物的厚度均勻且在1-3μm最為理想。
此外,焊錫絲焊接過后的冷卻速度的影響也非常重要,冷卻速度快金屬間化合物可能較薄且可能得到結(jié)晶細(xì)膩的廣度的焊點(diǎn)表面,但是可能導(dǎo)致過度的應(yīng)力集中;而冷卻速度過慢則可能得到灰暗且熱撕裂的焊點(diǎn)表面。因此合適的工藝條件是保證焊點(diǎn)可靠性至關(guān)重要的一環(huán)。
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