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焊錫絲焊點形成過程與影響因素
日期: 2016-03-29
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焊錫絲焊點形成過程與影響因素

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??? 要做好失效分析,必須首先搞清楚互連焊錫絲焊點的形成過程與機理同時還必須將焊錫絲焊點的失效模式或者故障模式與影響因素聯系起來。

??? 簡單說來,焊錫絲焊點的生產包括焊料的潤濕過程、焊料與被焊面之間的選擇性擴散以及金屬間化合物生產的合金化過程。其中最為關鍵的就是焊料對母材(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散做好準備。潤濕的好壞決定了焊點的根本質量,潤濕是否能夠形成成為焊接最關鍵的第一步,如果沒有潤濕的發生就不會有后續的金屬簡單擴散過程,更不會有合金化。而潤濕能否發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含量決定了焊料的表面張力與熔點,表面張力且熔點低的話。潤濕就容易發生;助焊劑的活性高,它對潤濕的促進就大;焊料的融融溫度高表面張力就小,也就有利于焊料的鋪展與浸潤,以上各項反之亦然。至于擴散過程則僅僅受到溫度與焊接時間的影響,溫度高擴散就快,金屬化后形成的金屬件化合物就比較厚,時間長也可以得到同樣的結果,但是金屬間化合物的結構可能有所不同。同樣,第三步合金化也與時間和溫度相關,不同的時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將使焊點強度降低,Cu6Sn5太厚將使焊點脆性增加,研究表明金屬間化合物的厚度均勻且在13μm最為理想。此外,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晶細膩的廣度的焊點表面,但是可能導致過度的應力集中;而冷卻速度過慢則可能得到灰暗且熱撕裂的焊點表面。因此合適的工藝條件是保證焊點可靠性至關重要的一環。

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