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SMT无铅焊接金属间化合物的脆性怎么样?

来源:   发布时间:2020-07-14   点击量:1646

金属间化合物(IMC)凝固过程中在所述接口芯片处理的焊缝通常析出物,因此,基体材料和位于IMC焊料界面。IMC与母材及钎料的结晶体、固溶体结构相比较,强度是最弱的。其原因是:金属间化合物是在热膨胀系数的脆性材料基板,衬垫,焊料侧部件,容易产生造成的开裂颜色失败之间有很大的区别。

有研究表明,SMT无铅钎料与Sn-37Pb钎料最大的不同是,在smt贴片再流焊和随后的热处理及热时效(老化)过程中,金属间化合物会进一步长大,从而影响长期可靠性。

图1是有铅焊接与无铅焊接温度曲线比较,图中下方曲线是Sn-37Pb的温度曲线,Sn-37Pb的熔点为183℃,峰值温度为210~230℃,液相时间为60~90:图中上方曲线是Sn-Ag-Cu的温度曲线,Sn-Ag-Cu的熔点约为220℃,峰值温度为235~245℃,液相时间为50~60s。图中可以显示进行了无铅焊接与有铅焊接的比较,SMT无铅焊接的温度高、工艺分析窗口窄,IMC的厚度一般不容易通过控制。

由于技术扩散的速度与温度变化成正比发展关系,扩散的量与峰值进行温度的持续工作时间和液相时间也成正比关系,焊接环境温度越来越高,时间越长,化合物层会增厚。而无铅焊料Sm-Ag-Cu熔点比Sn-37Pb高34℃,因此无铅焊接的高温会使IMC快速增长:从两条温度曲线的比较中还可以看到,无铅焊接从峰值温度至炉子出口的时间也比Sn-37Pb长,这相当于增加了热处理的时间,也会使无铅焊点IMC增多;另外,有研究表明,无铅钎料在热时效(老化)过程中金属间化合物会进一步长大,也就是说,pcba产品在使用过程中由于环境温度变化及加电发热(相当于老化),IMC还会进一步长大IMC厚度过大并不断增长。 由于IMC是脆性的,过厚的IMC也会影响无铅焊点的长期可靠性。 控制金属间化合物厚度的pcba电路板不宜过厚,温度曲线应设置考虑使用较低的峰值温度和较短的峰值温度持续时间,同时也要缩短液相时间。因此,无铅焊接工艺窗口很窄。

总之,温度低、润湿性差,会影响扩散的发生,影响焊点强度: 温度过高,金属间化合物过多,也会影响焊点电弧。



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