4 软钎焊材料

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第四章 软钎焊材料
主要内容
4.1. 焊料 4.2. 锡膏
4.3. 助焊剂
4.4. 其他材料 4.5. 无铅化立法及无铅焊料
4.1. 焊料
4.1.1 焊料的作用 焊料是易熔金属,它熔点低于被焊金属,在熔化时能在 被焊金属表面形成合金而将被焊金属连接到一起。
低于450 ℃的焊接又称作为软钎焊。 液相线温度低于400℃的可熔融合金称为软钎料合金
按清洗方式:有机溶剂、水清洗、半水清晰、免清洗。
4.2. 锡膏
4.2.3 焊膏的性能指标
(1) 合金焊粉颗粒
一般要求:球形颗粒270-400目;
(2) 焊膏粘度 丝网印刷:400-600Pa.s; (3) 焊膏的印刷性; (4) 焊膏的坍塌度; (5) 焊膏的腐蚀性能;
4.2. 锡膏
4.2.4 常用焊膏
4.5.3 知名公司应对
4.5. 无铅化立法及无铅焊料
4.5.4 焊料中的铅
4.5. 无铅化立法及无铅焊料
4.5.4 焊料中的铅
4.5. 无铅化立法及无铅焊料
4.5.5 焊料中铅的替代研究
4.5. 无铅化立法及无铅焊料
4.5.5 焊料中铅的替代研究
4.5. 无铅化立法及无铅焊料
4.5.5 焊料中铅的替代研究
4.1. 焊料
(4)其他铅锡合金
铜:减少铜的溶解速率.但在波焊中,因与锡槽易于形成金属 间化合物,含量<0.3%,防止粒状焊点;
铟:增加在陶瓷表面的润湿性;降低金在焊锡中的溶解(锡
熔点:231.℃,铟熔点:156.4℃);
铋:改善焊锡接点的外观,<0.25%; 金:抗氧化,但与焊锡易形成金属间化合物,>0.5%影响外 观,>4%时会使焊接点脆化。 铝: 氧化而形成浮渣,<0.005%; 镉:氧化而形成浮渣,<0.001%; 锌:影响修复特性,并可能加速腐蚀, <0.005%;
• 欧洲采用Sn3.8Agwt%0.7wt%Cu无铅合金
• 日本采用Sn3. 0Agwt%0.5wt%Cu无铅合金
• Sn-0.7Cu-Ni焊料合金用于波峰焊。其熔点为227℃。
• 手工电烙铁焊大多采用Sn-Cu、Sn-Ag或Sn-Ag-Cu焊料。
★关于Sn-Ag-Cu系焊料的最佳成分
• Sn-Ag-Cu系焊料的最佳成分,日、美、欧之间存
4.5. 无铅化立法及无铅焊料
4.5.6 无铅焊料应用中的问题
4.5. 无铅化立法及无铅焊料
4.5.6 无铅焊料应用中的问题
4.5. 无铅化立法及无铅焊料
4.5.6 无铅焊料应用中的问题
4.5. 无铅化立法及无铅焊料
4.5.6 无铅焊料应用中的问题
★目前应用最多的无铅焊料合金
• 目前应用最多的用于再流焊的无铅焊料是三元共晶或近共晶 形式的Sn-Ag-Cu焊料。Sn(3~4)wt%Ag(0.5~0.7)wt%Cu是可 接受的范围,其熔点为217℃左右。 • 美国采用Sn3.9Agwt%0.6wt%Cu无铅合金
4.2. 锡膏
4.2.1 焊膏的作用
4.2.2 焊膏组成与分类 4.2.3 焊膏的性能指标
4.2.4 常用焊膏
4.2.5 新型焊膏
4.2. 锡膏
4.2.1 焊膏的作用
• 元件贴装后保持元件在焊盘上,不位移,经再流 焊炉后,将元件与PCB焊接在一起。 • 它是一种新型焊料,是SMT生产中重要的辅助材料, 其质量好坏直接影响到SMT的品质好坏。
溶剂:液态助焊剂的主要成分,醇类,醇醚类脂肪烃等
添加剂: PH调节剂和润湿剂、光亮剂、消光剂、缓蚀剂、 阻燃剂、发泡剂等
4.3. 助焊剂
4.3.4 焊剂性能指标
(1)外观:透明、无沉淀物、无混浊、分层现象;
(2)发泡能力:松香型焊剂固体含量大于5%;免清洗型采 用喷射 (3)相对润湿力(焊剂活性能力):可焊性测试仪进行测 试;
4.4. 其他材料
4.4.1 波峰焊
4.4.2 4.4.3 IC 三防材料
4.4. 其他材料
4.4.1 波峰焊
防氧化油 防氧化颗粒
高温阻焊胶
高温阻焊胶带
4.4. 其他材料
4.4.2 IC
BGA/CSP 各向异性导电胶; 底部填充材料; 导热胶 COB 半球形包封剂、 围堰型包封剂
4.4. 其他材料
4.2. 锡膏
4.2.2 焊膏组成与分类
组成 : 合金焊粉( 60vol%)+焊剂组份( 40vol%) 合金焊粉通常采用高压惰性 气体(N2)将熔融合金喷射而成。 合金成份一般为63Sn/37Pb合金、 62Sn/36Pb/2Ag,形状通常有 球形和无规则形。
焊剂- 松香、合成树脂。
4.2. 锡膏
4.1. 焊料
16Sn/32Pb/52Bi 96 ℃ 43Sn/43Pb/14Bi 163 ℃ 42Sn/58Bi 139 ℃
用途:双面再流焊,特殊要求 的焊接,热敏元件的焊接。
钎料合金的选择原则
• 合金熔化范围,与使用温度相关
• 合金的力学性能,与使用条件相关 • 冶金相容性,考虑浸出现象和产生金属间化合物 情况 • 使用环境相容性,考虑银原子迁移的情况 • 在特定基板上的润湿能力 • 成分是共晶还是非共晶
软钎料合金粉
化学还原法:盐→浆料→烘干,鳞片状
合 金 粉 末 制 备 方 法
电解沉淀:树枝状晶粒、高纯度
固体颗粒的机械加工方法
惰性气体喷雾造粒系统
液相合金雾化法:
离心和旋转电机工艺 真空雾化法 超声气体雾化法
相对较高表观密度
力学性能
(1)应力应变行为:拉伸、压缩、剪切强度→位错 (2)抗蠕变性:依赖于时间的变形→熔点、受控扩 散、晶界蠕动 (3)抗疲劳性:交变应力作用下的失效行为以及热 疲劳→循环应变
4.1. 焊料
标准焊锡特点: ①焊接温度相对较低; ②凝固时间短,在被焊金属表面流动性好; ③导电性能好,铜导电率的1/10;
④机械强度高,抗拉强度40MPa;
⑤焊料原料的来源应广泛,价格低廉。
4.1.百度文库焊料
高温焊锡:
10 Sn/90Pb 300 ℃ 5 Sn/95Pb 312 ℃ 3Sn/97Pb 318 ℃ 用途:BGA、CSP焊球。 高铅含量
4.5. 无铅化立法及无铅焊料
4.5.5 焊料中铅的替代研究
4.5. 无铅化立法及无铅焊料
4.5.5 焊料中铅的替代研究
4.5. 无铅化立法及无铅焊料
4.5.5 焊料中铅的替代研究
4.5. 无铅化立法及无铅焊料
4.5.5 焊料中铅的替代研究
国内高校研究情况
4.5. 无铅化立法及无铅焊料
4.5.6 无铅焊料应用中的问题
日本
4.5. 无铅化立法及无铅焊料
4.5.2 无铅化立法
欧盟:
4.5. 无铅化立法及无铅焊料
4.5.2 无铅化立法
4.5. 无铅化立法及无铅焊料
4.5.2 无铅化立法
4.5. 无铅化立法及无铅焊料
4.5.2 无铅化立法
4.5. 无铅化立法及无铅焊料
4.5.3 知名公司应对
4.5. 无铅化立法及无铅焊料
铅在人体中的代谢
4.5. 无铅化立法及无铅焊料
4.5.1 铅的危害
郑重呼吁: 防铅要从娃娃抓起!
4.5. 无铅化立法及无铅焊料
4.5.1 铅的危害 进入渠道:
电子产品: 让人欢喜让人忧!
4.5. 无铅化立法及无铅焊料
4.5.2 无铅化立法 美国:
4.5. 无铅化立法及无铅焊料
4.5.2 无铅化立法
4.5. 无铅化立法及无铅焊料
4.5.5 焊料中铅的替代研究
4.5. 无铅化立法及无铅焊料
4.5.5 焊料中铅的替代研究
4.5. 无铅化立法及无铅焊料
4.5.5 焊料中铅的替代研究
4.5. 无铅化立法及无铅焊料
4.5.5 焊料中铅的替代研究
4.5. 无铅化立法及无铅焊料
4.5.5 焊料中铅的替代研究
4.4.3 三防材料
为了使电子元器件和组件在恶劣环境下长期保持稳定的性能,需要涂 层保护。
聚酯: AR-丙烯酸酯 硅树脂:SR-有机硅酮 聚氨脂:UR-S01-3、S01-3(T)。 环氧: ER-环氧树脂。收缩比大(4%),内应力大,容易拉断元件。 二甲苯:XR-聚对二甲苯(固态)在真空中涂覆,效果最好,但成本贵, 设备要求高。
4.1. 焊料
4.1.2 焊料的种类:含铅钎料和无铅钎料 常用合金元素:Sn、Pb、Ag、Bi、Cu、Sb、In、Cd 含铅钎料种类: (1)铅锡合金 (2)铅锡银合金 (3)铅锡锑合金 (4)其他铅锡合金
4.1. 焊料
4.1.2 焊料的种类 (1)铅锡合金
标准焊锡
63 Sn/37Pb 183℃ 60 Sn/40Pb 183 ℃ -190℃
4.2.2 焊膏组成与分类
按熔点分:高温 300 ℃ 低温 140 ℃ (10Sn/90Pb); (42Sn/58Bi) 消费类电子产品 SMT产品 SMT中大量采用。 模板印刷 丝网印刷 分配器
中温 183 ℃( 63 Sn/37Pb)
按焊剂活性分:RA 活性、松香型 RMA 中等活性 NC 免清洗 按焊膏粘度分:700 Pa.s -1200 Pa.s 400 Pa.s -600 Pa.s 350 Pa.s -450 Pa.s
(4)焊后残渣干燥度,免清洗工艺用:焊后1.5小时,白垩 粉-PCB-毛刷-无残留;
(5)卤素含量:R型/RMA不应使络酸银试纸变白或浅黄, RA型0.07% -0.2%,免清洗:无;铜镜腐蚀实验。
4.3. 助焊剂
4.3.5 助焊剂的选用
要根据产品对清洁度和电性能的具体要求进行选择:
a.一般情况下军用及生命保障类如卫星、潜艇通信、 保障生命的医疗装置等电子产品必须采用清洗型的助焊剂; b.通信类、工业设备类、办公设备类、计算机等类型 的电子产品可采用免清洗或清洗型的助焊剂; c.一般家用电器类电子产品均可采用免清洗型助焊剂 或采用RMA(中等活性)松香型助焊剂可不清洗。
4.3. 助焊剂
4.3.1 助焊剂的作用
4.3.2 助焊剂的分类 4.3.3 助焊剂的组成
4.3.4 焊剂性能指标
4.3.5 助焊剂的选用
4.3. 助焊剂
4.3.1 助焊剂的作用
提高润湿性;
去除氧化表面; 助焊作用;
防止焊珠飞溅, 以及产生有毒 气体;
提高耐腐蚀性。
4.3. 助焊剂
4.3.2 助焊剂的分类
树脂型
低活性(R)类 中等活性(RMA)类 全活性(RA)类
无机酸及盐类 有机酸及盐类 有机胺及盐类
焊剂
水溶性
免清洗
有机溶剂类 无挥发性有机化合物(VOC类)
4.3. 助焊剂
4.3.3 助焊剂的组成
活性剂、载剂、添加剂和溶剂;
活性剂:腐蚀性的化学物质,对净化焊料和被焊件表面起 主要作用,酸剂与卤化物或者两者混合物; 载剂:输送活性剂的载体,亦是热传导层与氧化的保护层, 天然树脂或者合成树脂;
松香型:有优良的助焊性能;焊膏的黏接力较佳;通过调节 粘度,可使金属粉末不沉淀、不分层。 水溶型:焊后可水清洗,有利于环保,但由于无松香,焊膏 黏性不够大,应用受到一定限制。
免清洗:焊剂中不含卤素,同时尽量减少的松香含量,焊剂 的活性就会降低,防止焊接区二次氧化的作用也会降低。
4.2. 锡膏
4.2.5 新型焊膏 (1)焊料粉的微细化 不定形-球形-粉末微粒子(20微米以下) (2)抗疲劳性焊膏 传统:加厚焊锡量; 目前:焊膏本身存在稀土元素。 (3)无铅焊膏 1/3生产产品使用无铅焊接。
4.1. 焊料
(2)铅锡银合金 目的:通过焊料中银的加入,抑制镀银材料在 焊接时银膜的溶解速率,进而影响其润湿性。 88%Pb-10%Sn-2%Ag; 93.5%Pb-5%Sn-1.5%Ag; 97.5%Pb-1%Sn-1.5%Ag.
4.1. 焊料
(3)铅锡锑合金
锑:价格低廉 可改善焊锡的机械强度; 锑含量通常少于3.5wt%,否则生成SbSn金属间化合物, 同时对润湿性不利。
在一些微小的差别,日本的无铅实施在世界上处
于领先地位,对无铅焊料有很深入的研究,他们 的研究表明Sn-Ag-Cu焊料中Ag与Sn在221℃形成 共晶板状的Ag3Sn合金,当Ag含量超过3.2wt%以 后(出现过共晶成分)板状的Ag3Sn合金会粗大化,
粗大的板状Ag3Sn较硬,拉伸强度降低,容易造成
疲劳寿命降低,他们的结论是:“在共晶点附近, 成分不能向金属间化合物方向偏移”,因此选择 使用低Ag的 Sn3Ag0.5Cu。
4.5. 无铅化立法及无铅焊料
4.5.1 铅的危害 4.5.2 无铅化立法
4.5.3 知名公司应对
4.5.4 焊料中的铅 4.5.5 焊料中铅的替代研究 4.5.6 无铅焊料应用中的问题
4.5. 无铅化立法及无铅焊料
4.5.1 铅的危害
环境中的铅
4.5. 无铅化立法及无铅焊料
4.5.1 铅的危害
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