影響PCBA焊接(金屬間結(jié)合層)質(zhì)量與厚度的因素

PCBA焊接金屬間結(jié)合層的質(zhì)量與厚度和以下因素有關(guān)。

一、焊料的合金成分

合金成分是決定焊膏的熔點(diǎn)及焊點(diǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)。

從一般的潤(rùn)濕理論上講，大多數(shù)金屬較理想的釬焊溫度應(yīng)高于熔點(diǎn)（液相線）溫度15.5～71℃之間為宜。對(duì)于Sn系合金，建議在液相線之上30～40℃左右。

下面以Sn-Pb焊料合金為例，分析合金成分是決定熔點(diǎn)及焊點(diǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)。

（1）共晶合金的熔點(diǎn)最低，焊接溫度也最低

在Sn-Pb合金配比中，共晶合金的熔點(diǎn)最低，63Sn-37Pb共晶合金（B點(diǎn)）的熔點(diǎn)為183℃，

PCB焊接溫度也最低，在210～230℃左右，焊接時(shí)不會(huì)損壞元件和PCB電路板。其他任何一種合金配比的液相線都比共晶溫度高，如40Sn-60Pb（H點(diǎn)）的液相線為232℃，其SMT貼片焊接溫度在260～270℃左右，顯然焊接溫度超過(guò)了元件和PCB印制板的耐受極限溫度。

（2）共晶合金的結(jié)構(gòu)是最致密的，有利于提高焊點(diǎn)強(qiáng)度

所謂共晶焊料就是由固相變液相或由液相變固相均在同一溫度下進(jìn)行，在此組分下的細(xì)小晶

粒混合物叫做共晶合金。升溫時(shí)當(dāng)溫度達(dá)到共晶點(diǎn)時(shí)焊料全部呈液相狀態(tài)，降溫時(shí)當(dāng)溫度降到共晶點(diǎn)時(shí)，液態(tài)焊料一下子全部變成固相狀態(tài)，因此焊點(diǎn)凝固時(shí)形成的結(jié)晶顆粒最小，結(jié)構(gòu)最致密，焊點(diǎn)強(qiáng)度最高。而其他配比的合金冷凝時(shí)間長(zhǎng)，先結(jié)晶的顆粒會(huì)長(zhǎng)大，影響焊點(diǎn)強(qiáng)度。

（3）共晶合金凝固時(shí)沒(méi)有塑性范圍或粘稠范圍，有利于焊接工藝的控制

共晶合金在升溫時(shí)只要到達(dá)共晶點(diǎn)溫度，就會(huì)立即從固相變成液相；反之，冷卻凝固時(shí)只要降到共晶點(diǎn)溫度，就會(huì)立即從液相變成固相，因此共晶合金在熔化和凝固過(guò)程中沒(méi)有塑性范圍。

合金凝固溫度范圍（塑性范圍）對(duì)焊接的工藝性和焊點(diǎn)質(zhì)量影響極大。塑性范圍大的合金，

在合金凝固、形成焊點(diǎn)時(shí)需要較長(zhǎng)時(shí)間，如果在合金凝固期間PCB和元器件有任何振動(dòng)（包括PCB變形），都會(huì)造成“焊點(diǎn)擾動(dòng)”，有可能會(huì)發(fā)生焊點(diǎn)開(kāi)裂，使設(shè)備過(guò)早損壞。

從以上分析可以得出結(jié)論：合金成分是決定焊膏的熔點(diǎn)及熔點(diǎn)質(zhì)最的關(guān)鍵參數(shù)。

因此，無(wú)論是傳統(tǒng)的Sn-Pb焊料還是無(wú)鉛焊料，要求焊料的合金組分盡量達(dá)到共晶或近共晶。

二、合金表面的氧化程度

合金粉末表面的氧化物含量也直接影響焊膏的可焊性。因為擴(kuò)散只能在清潔的金屬表面進(jìn)

行。雖然助焊劑有清洗金屬表面氧化物的功能。但不能驅(qū)除嚴(yán)重的氧化問(wèn)題。要求合金粉末的含氧量應(yīng)小于0.5%，最好控制在80x10的負(fù)6次方以下。