联系我们
广州凌拓电子科技有限公司
总经理:林 生:13556020462
生产部:020-39239915/6  
传真:020-39239912
直线:020-39239923
QQ:584015880
邮箱:SMT@Lintops.com
公司地址:广州市番禺区大石街植村工业一路13号四楼
无铅波峰焊焊点为何表面粗糙无光泽?
 

  大部分使用无铅合金焊接的焊点呈灰暗或者灰白色。这和锡铅焊点光滑、明亮、有光泽的表面有所不同。这是无铅焊接中使用的SAC(锡银铜)合金的典型特征。这一现象的产生有许多原因。其中的一个原因是,无铅合金含有三种不同的元素,焊料凝固时,三种元素共晶。这些共晶有它们各自的熔点和凝固状态。

不同共晶晶核的形成
    焊料是由两种或者更多金属混合而成的合金组成。它的熔化和凝固,取决于在焊料不同共晶可能凝固的区域。在焊料中含有铜和银时就会出现这种情形。在这种情况下,CuSn-和AgSn-二元共晶部分或者初晶晶粒,可能都会在焊点焊料凝固时再次形成SnAgCu三元共晶。
    在SAC合金里可能形成不同的共晶是:Sn5Cu6(在227℃)、SnAg3(在221℃)和Sn+SnAg3+Sn5Cu6(在217℃)。然而,如果整个工艺都不使用含铅元素,就是这样。但是,对于富锡合金,锡晶体可能会在焊点冷却到232℃时凝结在合金层的外面。如果元件引脚镀了锡铅合金,从锡铅镀层中熔解出来的铅也会形成共晶晶粒。对于锡铅共晶体,焊点中焊料某些部分的熔点会降低到183℃;对于SnPbAg共晶体,焊点中焊料某些部分的熔点会降低到178℃。

凝固时焊料的收缩
     熔化了的焊料在凝固时收缩大约4%。体积的缩小大部分是出现在焊料最后凝固的地方。通常在这些地方出现熔化温度最低的共晶晶粒。如果这些晶粒是在焊点的表面,就可能导致焊点呈现灰暗。体积缩小这4%,往往就是焊点中出现微裂纹的原因。例如,在这个过程中,当焊钖因为焊接时焊盘向上移动而流动,并在冷却时流回去,这些微裂纹就会由于体积缩小和流动而演变成为更大的裂纹。这些裂纹只会在焊点的表面出现。孔壁上的铜和引脚之间的焊料通常会形成可靠的连接,增加焊点的强度。

焊膏未完全凝固时待焊元件移动或者焊料流动
   当焊料还未完全凝固时,待焊元件或者焊料发生抖动,最坏的情况是焊点产生裂纹,最好的情况是焊点失去光泽。在焊点形成时焊盘的自然移动,也会引起这个现象。在元件有很多引脚(如连接器)的情况下,焊盘的移动相当大,有可能会导致焊钖撕裂、焊锡浮起或者焊盘的撕裂。
    通孔铜镀层与环氧基材料的热膨胀系数(CTE)不同,会引起焊盘变化。于是在接触到焊锡波时,焊盘会上升,沿着铜桶的边沿上呈楔形,在液态焊料流进孔中形成焊点的过程中也会出现这个现象。
    只要焊点一离开焊料焊钖波,它就开始凝固。最初,在此期间较多的热量转移到环氧/玻璃布材料上,直到热能完全消失。然后,电路板冷却,并恢复到原来的状态。此时,楔形的焊盘又恢复成平面状。当这一切发生时,焊料并未完全凝固,它仍处于糊状。正是这时的抖动会在焊点凝固时影响焊点的表面,并与收缩和撕裂一起导致裂纹产生。裂纹通常与印刷电路板表面是平行的。有时裂纹呈环状。

焊点的外观
    在凝固期间,最低熔点的共晶被已经凝固的微粒(熔点更高的共晶)所包围。这就是说,在焊点的最后凝固阶段,液态的熔融的焊料和已经凝固的微粒,形成了不同的纹理结构。在凝固时,焊料的体积大约收缩4%。体积的减少和收缩大多数发生在焊点最后凝固的那部分合金。在液体和固体混合凝固的不同阶段,它们各有不同的表面结构,加上体积的收缩,就形成了表面没有光泽的焊点。
     一般而言,所有这些机理都是同时发生的,只是每一组焊点的速度各不相同。这可以解释为焊接后焊点的外观的差别。因为灰暗的焊点表面是由于工艺过程和使用的合金共同所致的,这样的结果应该看作是“正常”的。这也是为什么灰暗或者没有光泽的焊点,应该视为正常的而不是缺陷的原因。

强迫冷却的效果
     强迫冷却可以帮助印刷电路板以较快的速度降低温度,但是对于上述机理没有任何实际作用。它能够防止在焊接后焊点在凝固时散发出的热量进一步积累起来——如果是在安装元件的一侧冷却的话。通过测量焊点凝固时温度的变化,我们知道大多数焊点是在离开焊锡波之后的三秒钟内完成凝固的。在这之后的任何冷却,对已经凝固的焊点都不会有重要的作用。在这三秒钟内,强迫风冷也会将焊锡波冷却,这不是人们想要的,最好不要这么做。使用SAC合金时,达到凝固温度的时间一般是1.4秒,而焊点在离开焊锡波后在3.2秒内完全凝固。

结论
     在无铅焊接中,焊点没有光泽或者灰暗,这是正常的,不应当把它当作缺陷来看待。由于个别焊点热设计上的不同,不同的冷却状态,都会导致同一块电路板的焊点之间灰暗程度或者光泽度不同。在一个工艺过程中,同类的焊点大致相同,焊接后的外观也差不多。然而,其他的焊点,例如,较大或者较小的孔、不同尺寸的焊盘、其他类型的引脚或不同的元件,它们经受不同的冷却过程,结果就会有不同的焊点表面。最后,焊料的成分是所有问题和结果的主导因素。在无铅波峰焊接中,在焊接之后的强迫冷却无法消除或防止焊点外观灰暗。


     广州番禺凌拓电子是一家专业的电子加工厂,公司位于番禺区大石镇植村工业一路13号4楼,厂房总面积近2000平方米,10多年来一直专注于为客户提供SMT贴片加工、DIP插件、后焊、组装、测试。
  想了解更多电子方面知识信息,请点击凌拓官网:http://www.lintops.com

 

 
[文章评论(0)] [ 点击数:] [打印本网页] [关闭本窗口]  
 
相关内容
查无记录
 

广州凌拓电子科技有限公司
总经理:林 生:13556020462 生产部:020-39239915/6 传真:020-39239912 直线:020-39239923
QQ:584015880 邮箱:SMT@Lintops.com 公司地址:广州市番禺区大石街植村工业一路13号四楼   广州网站建设 二维码名片 网站管理