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波峰焊錫液潤濕線路板元件過程
發(fā)布時(shí)間：2018-08-03 新聞來源：
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為了能進(jìn)行波峰焊接，波峰焊接材料必須加熱至熔融狀態(tài)，然后熔融焊料會潤濕基底金屬及部品端子的表面。錫液潤濕銅箔及部品端子的過程伴隨著一些物理及化學(xué)反應(yīng)，包括基底金屬的溶解、金屬間化合物的形成等。這些因素對焊點(diǎn)的強(qiáng)度及可靠性存在著很大的影響，在此作一些簡單介紹：
波峰焊工藝流程
因在金屬基板上融熔波峰焊料的流動不足以形成冶金的鍵合,而牢固波峰焊點(diǎn)的形成.必須在界面處進(jìn)行原子級別的混合，即形成共價(jià)鍵。這種共價(jià)鍵的形成是以基底金屬（銅箔）以微弱的程度（顯微級：<100um)熔解入焊料中來實(shí)現(xiàn)的。由于波峰焊接工藝中存在材料因素的限制（部品耐熱溫度及時(shí)間的局限）以及涉及到生產(chǎn)效率等因素的考慮。導(dǎo)致出現(xiàn)波峰焊接溫度低、時(shí)間短的現(xiàn)象。這就要求基底金屬具有能容易和快速溶入焊料的特點(diǎn)。（對于錫-鉛系統(tǒng)焊料，銅、銀、錫等基底金屬或金屬涂層能滿足這些要求。）
基底金屬在焊料里的溶解程度與焊接時(shí)間和焊接溫度有關(guān)。隨著時(shí)間和溫度的增加，熔解在波峰焊料中的基底金屬溶解量就會增加，雖然基底金屬的溶解率是形成冶金鍵合的要素，但太快的溶解會導(dǎo)致嚴(yán)重的浸蝕現(xiàn)象，從而損傷冶金鍵合。另外，這種溶解及混合現(xiàn)象會引起焊料成分的變化，從而改變焊接質(zhì)量。(目前部份溫度曲線打印標(biāo)本在多次打印后出現(xiàn)焊點(diǎn)脫落的現(xiàn)象便是因?yàn)榻g原因所致，如果這種浸蝕現(xiàn)象經(jīng)常存在，焊料的成份改變將成必然，因此希大家對波峰焊錫成分的管制工作需高度重視。)
波峰焊接的過程不僅僅是基底金屬在熔融焊料里的物理溶解，也進(jìn)行著基底金屬與波峰焊料成份間的化學(xué)反應(yīng)，這種反應(yīng)結(jié)果是在波峰焊料和基底金屬之間形成金屬化合物（焊料與基板金屬之間的過渡層）。金屬間化合物的形成在焊接過程中有如下影響：
1、金屬間化合物具有良好的熱力學(xué)因素（導(dǎo)熱性能好、結(jié)合強(qiáng)度高、成分差異小。），可以增強(qiáng)焊料在基底金屬的潤濕。因?yàn)椴煌镔|(zhì)的表面能量不平衡導(dǎo)致的能量釋放，使物質(zhì)間的接觸表面自然出現(xiàn)能量傳遞的現(xiàn)象，這有利于波峰焊料的延展。因此,潤濕性隨著金屬間化合物的形成率的增加而增加。波峰焊接時(shí)，金屬間化合物的形成率是時(shí)間、溫度的函數(shù)，也與波峰焊料的成份存在著相互的影響，因?yàn)椴煌煞值暮噶洗嬖谌埸c(diǎn)、金屬活動性方面的差異。
2、以63Sn37Pb為主形成的共晶焊料的熔點(diǎn)為183℃，然而波峰焊接過程中形成的金屬化合物因?yàn)槠渌煞值幕烊肫茐牧嗽械墓簿匦?，造成金屬間化合物的熔解溫度劇烈上升，這個(gè)溫度比焊接工藝中的焊接溫度高出許多，因此這些金屬化合物在焊接過程中將保持固體狀態(tài)。（在熔融焊料和固體金屬之間，金屬間化合物的形成為連續(xù)的，通常有鉛焊接金屬層分布 60Sn/40Pb→Cu6Sn5→Cu3Sn→Cu。） 于是金屬間化合物形成后，降低了原子通過金屬間化合物層的擴(kuò)散速度，從而可以減緩基底金屬融入焊料的溶解率。
因金屬化合物的構(gòu)成在波峰焊接工藝中增強(qiáng)了潤濕.但形成的金屬間化合物的可焊性要比基底金屬差，這一點(diǎn)在一次波峰焊浸錫過程中不會有太大影響，因在此過程中這些化合物剛處于形成階段。但處于返工修理時(shí)這種不良現(xiàn)象將會造成影響，因?yàn)殂~的潤濕性要比Cu3Sn好; Cu3Sn的潤濕性比Cu6Sn5好一些。然而在貯存后,這兩種化合物的潤濕性比起銅來會退化許多，金屬間化合物在形成過程中的固體游離狀態(tài)，使其在表面涂錫層沒有受到破損的情況下,內(nèi)部氧化現(xiàn)象同樣存在。因此，即使表面涂層在焊接中熔化后，仍然會出現(xiàn)潤濕困難的現(xiàn)象。所以，會出現(xiàn)浸錫后存放一段時(shí)間之后的產(chǎn)品焊接不易實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)象。
通過上面的分析，我們應(yīng)該明線路板焊盤上白未焊錫發(fā)生的真正原因是由于波峰焊錫液未潤濕焊盤并形成金屬間化合物所致。
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