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材料对无铅焊点可靠性的影响

材料对无铅焊点可靠性的影响

  • 分类:焊接知识
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  • 发布时间:2022-10-05 16:48
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材料对无铅焊点可靠性的影响

【概要描述】焊料的选择极为重要,目前,大多采用锡银铜合金系列,液相温度是217~22l℃,这就要求再流焊具有较高的峰值温度,如前所述会带来焊料及导体材料(如Cu箔)易高温氧化,金属间化合物生长迅速等问题。

  因为在焊接过程中,熔融的钎料与焊接衬底接触时,由于高温在界面会形成一层金属问化合物(IMC)。其形成不但受回流焊温度、时间的控制,而且在后期使用过程中其厚度会随时间增加。研究表明界面上的金属间化合物是影响焊点可靠性的一个关键因数。过厚的金属间化合物层的存在会严重导致焊点断裂,韧性和抗低周疲劳能力下降,从而导致焊点的可靠性降低。另外,由于无铅焊料和传统Sn—Pb焊料成分不相同,因此,它们和焊盘材料,如Cu、Ni、AgPd等的反应速率及反应产物可能不相同,从而焊点也会表现出不同的可靠性。

  同时焊料和助焊剂的兼容性也会对焊点的可靠性产生非常大的影响。有研究表明焊料和助焊剂各成分之间不兼容会导致附着力减小,此外,由于热膨胀系数不匹配,又会加快焊料周期性的疲劳失效。因此要特别注意选择兼容性优良的焊料和助焊剂,才能耐受无铅再流焊时的高温冲击。另外,各焊接互连部件均来自于不同生产厂商,因而部件质量难免参差不齐,如器件引脚可焊性不良等,对无铅工艺焊点可靠性有较大影响。

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焊料的选择极为重要,目前,大多采用锡银铜合金系列,液相温度是217~22l℃,这就要求再流焊具有较高的峰值温度,如前所述会带来焊料及导体材料(如Cu箔)易高温氧化,金属间化合物生长迅速等问题。

  因为在焊接过程中,熔融的钎料与焊接衬底接触时,由于高温在界面会形成一层金属问化合物(IMC)。其形成不但受回流焊温度、时间的控制,而且在后期使用过程中其厚度会随时间增加。研究表明界面上的金属间化合物是影响焊点可靠性的一个关键因数。过厚的金属间化合物层的存在会严重导致焊点断裂,韧性和抗低周疲劳能力下降,从而导致焊点的可靠性降低。另外,由于无铅焊料和传统Sn—Pb焊料成分不相同,因此,它们和焊盘材料,如Cu、Ni、AgPd等的反应速率及反应产物可能不相同,从而焊点也会表现出不同的可靠性。

  同时焊料和助焊剂的兼容性也会对焊点的可靠性产生非常大的影响。有研究表明焊料和助焊剂各成分之间不兼容会导致附着力减小,此外,由于热膨胀系数不匹配,又会加快焊料周期性的疲劳失效。因此要特别注意选择兼容性优良的焊料和助焊剂,才能耐受无铅再流焊时的高温冲击。另外,各焊接互连部件均来自于不同生产厂商,因而部件质量难免参差不齐,如器件引脚可焊性不良等,对无铅工艺焊点可靠性有较大影响。

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