浸析现象
发布时间:2014/4/29 20:28:37 访问次数:2684
浸入液态焊料中的固体金属会产生溶解,生产中将这种现象称为浸析现象或溶蚀现象,LFLK1608150M-T俗称“被吃”。金、银、铜等金属元素在液态锡基焊料中均有较高的溶解速度,如图3-1 (a)所示。
影响浸析的因素主要有被焊金属合金元素与焊料合金元素之间的亲和力和互溶性、焊料的温度、流动速度等。温度上升,溶解速度增大;焊料流动速度增大,溶解速度也增大。
在波峰焊中,铜的浸析很严重;再流焊时也可能发生浸析现象。例如,在焊接银-钯合金端电极的片式元件时,银.钯电极中的银会溶解到锡基焊料中,焊后造成端头脱落,俗称“脱帽”现象。
通常在Sn-Pb焊料中添加2%左右的Ag可以减轻浸析现象,如图3-1 (b)所示。这是由于在锡基焊料中有了一定浓度Ag,可以减慢端头中Ag在熔融锡基焊料中的溶解速度。
Sn和许多金属元素容易形成金属间化合物
正是由于这一特性,使Sn能侈与多种金属在几秒钟内完成扩散、溶解、冶金结合,形成焊点。但也是因为这一特性,容易使金属间化合物生长过快,造成焊点界面金属间化合物厚度过厚而使焊点变脆、机械强度变差,导致焊点提前失效。
锡的晶须问题
晶须( Whisker)是指从金属表面生长出的细丝状、针状单晶体,它能在固体物质的表面生长出来。Sn晶须主要发生在元器件引脚和焊端表面电镀层上。锡晶须增长会引发窄间距QFP发生短路故障,引起电子产品可靠性问题。
Sn晶须的产生原因、危害、形态等,详见19.1节中2.的内容及图19-1。
抑制Sn晶须生长的措施:
①措施1:镀暗Sn。镀Sn不加增光剂(镀暗Sn),对抑制Sn晶须生长有一定效果。
②措施2:热处理。表面镀层的热处理有3种方法:退火、熔化和回流。镀Sn后放在烘箱中烘1500C/2h或170℃/lh,可达到退火的作用;不采用电镀,采用热浸(Hot Dip);镀Sn后回流一次,可以将镀层熔化再凝固。
③措施3:中间镀层。中间镀层是指在镀Sn前先镀一层其他金属元素作为阻挡层,然后再镀Sn。最常用的中间镀层材料为Ni。
④措施4:镀层合金化。在Sn中添加Pb、Ag、Bi、Cu、Ni、Fe、Zn等金属元素可以有效抑制Sn晶须生长。大都采用Sn-Ni镀层,日本、韩国的无铅元件有采用Sn-Bi镀层的。
⑤措施5:增加镀Sn层厚度。一般镀Sn层厚度增加到8~lOUm。
浸入液态焊料中的固体金属会产生溶解,生产中将这种现象称为浸析现象或溶蚀现象,LFLK1608150M-T俗称“被吃”。金、银、铜等金属元素在液态锡基焊料中均有较高的溶解速度,如图3-1 (a)所示。
影响浸析的因素主要有被焊金属合金元素与焊料合金元素之间的亲和力和互溶性、焊料的温度、流动速度等。温度上升,溶解速度增大;焊料流动速度增大,溶解速度也增大。
在波峰焊中,铜的浸析很严重;再流焊时也可能发生浸析现象。例如,在焊接银-钯合金端电极的片式元件时,银.钯电极中的银会溶解到锡基焊料中,焊后造成端头脱落,俗称“脱帽”现象。
通常在Sn-Pb焊料中添加2%左右的Ag可以减轻浸析现象,如图3-1 (b)所示。这是由于在锡基焊料中有了一定浓度Ag,可以减慢端头中Ag在熔融锡基焊料中的溶解速度。
Sn和许多金属元素容易形成金属间化合物
正是由于这一特性,使Sn能侈与多种金属在几秒钟内完成扩散、溶解、冶金结合,形成焊点。但也是因为这一特性,容易使金属间化合物生长过快,造成焊点界面金属间化合物厚度过厚而使焊点变脆、机械强度变差,导致焊点提前失效。
锡的晶须问题
晶须( Whisker)是指从金属表面生长出的细丝状、针状单晶体,它能在固体物质的表面生长出来。Sn晶须主要发生在元器件引脚和焊端表面电镀层上。锡晶须增长会引发窄间距QFP发生短路故障,引起电子产品可靠性问题。
Sn晶须的产生原因、危害、形态等,详见19.1节中2.的内容及图19-1。
抑制Sn晶须生长的措施:
①措施1:镀暗Sn。镀Sn不加增光剂(镀暗Sn),对抑制Sn晶须生长有一定效果。
②措施2:热处理。表面镀层的热处理有3种方法:退火、熔化和回流。镀Sn后放在烘箱中烘1500C/2h或170℃/lh,可达到退火的作用;不采用电镀,采用热浸(Hot Dip);镀Sn后回流一次,可以将镀层熔化再凝固。
③措施3:中间镀层。中间镀层是指在镀Sn前先镀一层其他金属元素作为阻挡层,然后再镀Sn。最常用的中间镀层材料为Ni。
④措施4:镀层合金化。在Sn中添加Pb、Ag、Bi、Cu、Ni、Fe、Zn等金属元素可以有效抑制Sn晶须生长。大都采用Sn-Ni镀层,日本、韩国的无铅元件有采用Sn-Bi镀层的。
⑤措施5:增加镀Sn层厚度。一般镀Sn层厚度增加到8~lOUm。
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