無(wú)鉛錫線成分表
2020-01-02
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什么樣的錫膏是最好的？
錫膏,是由高品質(zhì)的錫粉和性能優(yōu)良的助焊劑經(jīng)精密攪拌混合而成,為微電子表面貼裝工藝的優(yōu)選材料.產(chǎn)品具有良好的印刷性、鋪展性和耐熱性，印刷后可長(zhǎng)時(shí)間保持粘度，適用于元器件種類復(fù)雜的板級(jí)組裝。不同粘度的多種類產(chǎn)品可全面滿選材料. 產(chǎn)品具有良好的印刷性、鋪展性和耐熱性, 印刷后可長(zhǎng)時(shí)間保持粘足絲網(wǎng)、模板印刷及定量分配器點(diǎn)涂等不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求這樣的錫膏才是好的錫膏。
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焊錫的用途、分類和作用
焊料是一種熔點(diǎn)比被焊金屬熔點(diǎn)低的易熔金屬。焊料熔化時(shí)，在被焊金屬不熔化的條件下能潤(rùn)浸被焊金屬表面，并在接觸面處形成合金層而與被焊金屬連接到一起。在一般電子產(chǎn)品裝配中，主要使用錫鉛焊料，俗稱為焊錫。
什么是焊料
焊料是一種熔點(diǎn)比被焊金屬熔點(diǎn)低的易熔金屬。焊料熔化時(shí)，在被焊金屬不熔化的條件下能潤(rùn)浸被焊金屬表面，并在接觸面處形成合金層而與被焊金屬連接到一起。在一般電子產(chǎn)品裝配中，主要使用錫鉛焊料，俗稱為焊錫。
(1)常見焊錫的成分及作用
焊錫的主要作用就是把被焊物連接起來(lái)，對(duì)電路來(lái)說(shuō)構(gòu)成一個(gè)通路。(2)常用焊錫具備的條件
1)焊料的熔點(diǎn)要低于被焊工件。
2)易于與被焊物連成一體，要具有一定的抗壓能力。
3)要有較好的導(dǎo)電性能。
4)要有較快的結(jié)晶速度。(3)常用焊錫的種類
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根據(jù)熔點(diǎn)不同可分為硬焊料和軟焊料；根據(jù)組成成分不同可分為錫鉛焊料、銀焊料、銅焊料等。在錫焊工藝中，一般使用錫鉛合金焊料。
1)錫鉛焊料——是常用的錫鉛合金焊料，通常又稱焊錫，主要由錫和鉛組成，還含有銻等微量金屬成分。
錫鉛焊料主要用途:廣泛用于電子行業(yè)的軟釬焊、散熱器及五金等各行業(yè)波峰焊、浸焊等精密焊接。特殊焊接工藝以及噴涂、電鍍等。經(jīng)過(guò)特殊工藝調(diào)質(zhì)精煉處理而生產(chǎn)成的抗氧化焊錫條,具有獨(dú)特的高抗氧化性能,浮渣比普通焊料少,具有損耗少、流動(dòng)性好,可焊性強(qiáng)、焊點(diǎn)均勻、光亮等特點(diǎn).
錫鉛焊料標(biāo)準(zhǔn):GB/T8012-2000/GB/T3131-2001
2)共晶焊錫——是指達(dá)到共晶成分的錫鉛焊料，合金成分是錫的含量為61．9％、鉛的含量為38．1％。在實(shí)際應(yīng)用中一般將含錫60％，含鉛40％的焊錫就稱為共晶焊錫。在錫和鉛的合金中，除純錫、純銅和共晶成分是在單一溫度下熔化外，其他合金都是在一個(gè)區(qū)域內(nèi)熔化的，所以共晶焊錫是錫鉛焊料中性能最好的一種。
Eutectic solders(共晶焊錫)：兩種或更多的金屬合金，具有最低的熔化點(diǎn)，當(dāng)加熱時(shí)，共晶合金直接從固態(tài)變到液態(tài)，而不經(jīng)過(guò)塑性階段。
(3)常用焊料的形狀
焊料在使用時(shí)常按規(guī)定的尺寸加工成形，有片狀、塊狀、棒狀、帶狀和絲狀等多種。
1)絲狀焊料——通常稱為焊錫絲，中心包著松香助焊劑，叫松脂芯焊絲，手工烙鐵錫焊時(shí)常用。松脂芯焊絲的外徑通常有0．5mm、0．6mm、0．8mm、1．Omm、1．2mm、1．6mm、2．Omm、2．3mm、3．Omm等規(guī)格。
2)片狀焊料——常用于硅片及其他片狀焊件的焊接。
3)帶狀焊料——常用于自動(dòng)裝配的生產(chǎn)線上，用自動(dòng)焊機(jī)從制成帶狀的焊料上沖切一段進(jìn)行焊接，以提高生產(chǎn)效率。
4)焊料膏——將焊料與助焊劑粉末拌和在一起制成，焊接時(shí)先將焊料膏涂在印制電路板上，然后進(jìn)行焊接，在自動(dòng)貼片工藝上已經(jīng)大量使用。 -
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焊錫技術(shù)解析
焊接材料焊錫作為所有三種級(jí)別的連接：裸片(die)、包裝(package)和電路板裝配(board assembly)的連接材料。另外，錫/鉛(tin/lead)焊錫通常用于元件引腳和PCB的表面涂層?？紤]到鉛(Pb)在技術(shù)上已存在的作用與反作用，焊錫可以分類為含鉛或不含鉛。現(xiàn)在，已經(jīng)在無(wú)鉛系統(tǒng)中找到可行的、代替錫/鉛材料的、元件和PCB的表面涂層材料?？墒菍?duì)連接材料，對(duì)實(shí)際的無(wú)鉛系統(tǒng)的尋找仍然進(jìn)行中。
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這里，總結(jié)一下錫/鉛焊接材料的基本知識(shí)，以及焊接點(diǎn)的性能因素，隨后簡(jiǎn)要討論一下無(wú)鉛焊錫。
焊錫通常定義為液化溫度在400°C(750°F)以下的可熔合金。裸片級(jí)的(特別是倒裝芯片)錫球的基本合金含有高溫、高鉛含量，比如Sn5/Pb95或Sn10/Pb90。共晶或臨共晶合金，如Sn60/Pb40，Sn62/Pb36/Ag2和Sn63/Pb37，也成功使用。例如，載體CSP/BGA板層底面的錫球可以是高溫、高鉛或共晶、臨共晶的錫/鉛或錫/鉛/銀材料。由于傳統(tǒng)板材料，如FR-4，的賴溫水平，用于附著元件和IC包裝的板級(jí)焊錫局限于共晶，臨共晶的錫/鉛或錫/鉛/銀焊錫。在某些情況，使用了錫/銀共晶和含有鉍(Bi)或銦(In)的低溫焊錫成分。
焊錫可以有各種物理形式使用，包括錫條、錫錠、錫線、錫粉、預(yù)制錠、錫球與柱、錫膏和熔化狀態(tài)。
焊錫材料的固有特性可從三個(gè)方面考慮：物理、冶金和機(jī)械。
物理特性對(duì)今天的包裝和裝配特別重要的有五個(gè)物理特性： 冶金相化溫度(Metallurgical phase-transition temperature)有實(shí)際的暗示，液相線溫度可看作相當(dāng)于熔化溫度，固相線溫度相當(dāng)于軟化溫度。
對(duì)給定的化學(xué)成分，液相線與固相線之間的范圍叫做塑性或粘滯階段。選作連接材料的焊錫合金必須適應(yīng)于最惡劣條件下的最終使用溫度。因此，希望合金具有比所希望的最高使用溫度至少高兩倍的液相線。當(dāng)使用溫度接近于液相線時(shí)，焊錫通常會(huì)變得機(jī)械上與冶金上脆弱。 焊錫連接的導(dǎo)電性(electrical conductivity)描述了它們的電氣信號(hào)的傳送性能。從定義看，導(dǎo)電性是在電場(chǎng)的作用下充電離子(電子)從一個(gè)位置向另一個(gè)位置的運(yùn)動(dòng)。
電子導(dǎo)電性是指金屬的，離子導(dǎo)電性是指氧化物和非金屬的。焊錫的導(dǎo)電性主要是電子流產(chǎn)生的。電阻 - 與導(dǎo)電性相反 - 隨著溫度的上升而增加。這是由于電子的移動(dòng)性減弱，它直接與溫度上升時(shí)電子運(yùn)動(dòng)的平均自由路線(mean-free-path)成比例。焊錫的電阻也可能受塑性變形的程度的影響(增加)。
金屬的導(dǎo)熱性(thermal conductivity)通常與導(dǎo)電性直接相關(guān)，因?yàn)殡娮又饕菍?dǎo)電和導(dǎo)熱。(可是，對(duì)絕緣體，聲子的活動(dòng)占主要。) 焊錫的導(dǎo)熱性隨溫度的增加而減弱。
自從表面貼裝技術(shù)的開始，溫度膨脹系數(shù)(CTE, coefficient of thermal expansion)問(wèn)題是經(jīng)常討論到的，它發(fā)生在SMT連接材料特性的溫度膨脹系數(shù)(CTE)通常相差較大的時(shí)候。一個(gè)典型的裝配由FR-4板、焊錫和無(wú)引腳或有引腳的元件組成。它們各自的溫度膨脹系數(shù)(CTE)為，16.0 × 10-6/°C(FR-4) 23.0 × 10-6/°C(Sn63/Pb37) 16.5 × 10-6/°C(銅引腳) 和6.4 × 10-6/°C(氧化鋁Al2O3無(wú)引腳元件)。在溫度的波動(dòng)和電源的開關(guān)下，這些CTE的差別增加焊接點(diǎn)內(nèi)的應(yīng)力和應(yīng)變，縮短使用壽命，導(dǎo)致早期失效。兩個(gè)主要的材料特性決定CTE的大小，晶體結(jié)構(gòu)和熔點(diǎn)。當(dāng)材料具有類似的晶格結(jié)構(gòu)，它們的CTE與熔點(diǎn)是相反的聯(lián)系。
熔化的焊錫的表面張力(surface tension)是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，與可熔濕性和其后的可焊接性相關(guān)。由于在表面的斷裂的結(jié)合，作用在表面分子之間的吸引力相對(duì)強(qiáng)度比焊錫內(nèi)部的分子力要弱。因此材料的自由表面比其內(nèi)部具有更高的能量。對(duì)熔濕焊盤的已熔化的焊錫來(lái)說(shuō)，焊盤的表面必須具有比熔化的焊錫表面更高的能量。換句話說(shuō)，已熔化金屬的表面能量越低(或金屬焊盤的表面能量越高)，熔濕就更容易。
冶金特性在焊錫連接使用期間暴露的環(huán)境條件下，通常發(fā)生的冶金現(xiàn)象包括七個(gè)不同的改變。
1. 塑性變形(plastic deformation)。當(dāng)焊錫受到外力，如機(jī)械或溫度應(yīng)力時(shí)，它會(huì)發(fā)生不可逆變的塑性變形。通常是從焊錫晶體結(jié)合的一些平行平面開始，它可能在全部或局部(焊錫點(diǎn)內(nèi))進(jìn)行，看應(yīng)力水平、應(yīng)變率、溫度和材料特性而定。
2. 連續(xù)的或周期性的塑性變形最終導(dǎo)致焊點(diǎn)斷裂。
3. 應(yīng)變硬化(strain-hardening)，是塑性變形的結(jié)果，通常在應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系中觀察得到。 回復(fù)過(guò)程(recovery process)是應(yīng)變硬化的相反的現(xiàn)象，是軟化的現(xiàn)象，即，焊錫傾向于釋放儲(chǔ)存的應(yīng)變能量。該過(guò)程是熱動(dòng)力學(xué)過(guò)程，能量釋放過(guò)程開始時(shí)快速，其后過(guò)程則較慢。對(duì)焊接點(diǎn)失效敏感的物理特性傾向于恢復(fù)到其初始的值。僅管如此，這不會(huì)影響微結(jié)構(gòu)內(nèi)的可見的變化。
4. 再結(jié)晶(recrystallization)是經(jīng)常在使用期間觀察到的焊接點(diǎn)內(nèi)的另一個(gè)現(xiàn)象。它通常發(fā)生在相當(dāng)較高的溫度下，涉及比回復(fù)過(guò)程更大的從應(yīng)變材料內(nèi)釋放的能量。在再結(jié)晶期間，也形成一套新的基本無(wú)應(yīng)變的晶體結(jié)構(gòu)，明顯包括晶核形成和生長(zhǎng)過(guò)程。再結(jié)晶所要求的溫度通常在材料絕對(duì)熔點(diǎn)的三分之一到二分之一。
5. 溶液硬化(solution-hardening)，或固體溶液合金化過(guò)程，造成應(yīng)力增加。一個(gè)例子就是當(dāng)通過(guò)添加銻(Sb)來(lái)強(qiáng)化Sn/Pb成分。
6. 沉淀硬化(precipitaion-hardening)包括來(lái)自有充分?jǐn)嚢璧奈⒊恋斫Y(jié)構(gòu)的強(qiáng)化效果。
7. 焊錫的超塑性(superplasticity)出現(xiàn)在低應(yīng)力、高溫和低應(yīng)變率相結(jié)合的條件下。
機(jī)械特性
錫的三個(gè)基本的機(jī)械特性包括應(yīng)力對(duì)應(yīng)力特性、懦變阻抗和疲勞阻抗。
然應(yīng)力可通過(guò)張力、壓力或剪切力產(chǎn)生，大多數(shù)合金的剪切力比張力或壓力要弱。剪切強(qiáng)度是很重要的，因?yàn)榇蠖鄶?shù)焊接點(diǎn)在使用中經(jīng)受剪切應(yīng)力。
懦變是當(dāng)溫度和應(yīng)力(負(fù)荷)都保持常數(shù)時(shí)的一種全面塑性變形。
這個(gè)依靠時(shí)間的變形可能在絕對(duì)零度以上的任何溫度下發(fā)生?？墒牵匙冎皇窃诨钴S溫度才變得重要。
疲勞是在交變應(yīng)力下的合金失效。在循環(huán)負(fù)荷下合金所能忍受的應(yīng)力比靜態(tài)負(fù)荷下小得多。因此，屈服強(qiáng)度，焊錫阻抗永久變形的靜態(tài)應(yīng)力，經(jīng)常與疲勞強(qiáng)度無(wú)關(guān)。通常疲勞斷裂開始于幾個(gè)微小的裂紋，在重復(fù)應(yīng)力作用下增長(zhǎng)，造成焊接點(diǎn)截面的承載能力下降。 電子包裝與裝配應(yīng)用中等焊錫一般經(jīng)受低頻疲勞(疲勞壽命小于10,000周期)和高應(yīng)力。溫度機(jī)械疲勞是用來(lái)介定焊錫特性的另一個(gè)測(cè)試模式。材料受制于循環(huán)的溫度極限，即溫度疲勞測(cè)試模式。每個(gè)方法都有其獨(dú)特的特性和優(yōu)點(diǎn)，兩者都影響焊錫上的應(yīng)變循環(huán)。
性能與外部設(shè)計(jì)
人們都認(rèn)識(shí)到焊錫點(diǎn)的可靠性不僅依靠?jī)?nèi)在的特性，而且依靠設(shè)計(jì)、要裝配的元件與板、用以形成焊接點(diǎn)的過(guò)程和長(zhǎng)期使用的環(huán)境。還有，焊接點(diǎn)表現(xiàn)的特性是有別于散裝的焊錫材料。因此，一些已建立的散裝焊錫與焊接點(diǎn)之間的機(jī)械及溫度特性可能不完全相同。主要地，這是由于電路板層表面對(duì)焊錫量的高比率，在固化期間造成大量異相晶核座，以及當(dāng)焊錫點(diǎn)形成時(shí)元素或冶金成分的濃度變化。任何一種情況都可能導(dǎo)致反應(yīng)缺乏均勻性的結(jié)構(gòu)。隨著焊錫點(diǎn)厚度的減少，這種界面衰歇將更明顯。因此，焊接點(diǎn)的特性可能改變，失效機(jī)制可能與從散裝的焊錫得出的不一樣。
元件與板的設(shè)計(jì)也會(huì)對(duì)焊錫點(diǎn)特性有重要影響。例如，和焊盤有聯(lián)系的阻焊的設(shè)計(jì)(如限定的或非限定的阻焊)，將影響焊錫點(diǎn)的性能以及失效機(jī)制。 對(duì)每一種元件包裝類型，觀察和介定各自的焊接點(diǎn)失效模式。例如，翅形QFP的焊接點(diǎn)裂紋經(jīng)常從焊點(diǎn)圓角的腳跟部開始，第二條裂紋在腳趾區(qū)域；BGA的焊點(diǎn)失效通常在焊錫球與包裝的界面或焊錫球與板的界面發(fā)現(xiàn)。
另一個(gè)重要因素是系統(tǒng)溫度管理。IC芯片的散熱要求在不斷增加。運(yùn)行期間產(chǎn)生的熱量必須有效地從芯片帶出到包裝表面，然后到室溫。在出現(xiàn)由于過(guò)熱而引起的系統(tǒng)失效之前，IC的性能可能變得不穩(wěn)定，和前面所說(shuō)的溫度與導(dǎo)電性之間的關(guān)系一樣。元件的包裝與電路板的設(shè)計(jì)都會(huì)影響到散熱過(guò)程的效率。 -
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焊錫條
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什么樣的錫條才能減少錫渣
波峰焊專用焊錫條 其他特殊用途的焊錫條 ，有別于其他生產(chǎn)廠家采用的一般澆鑄法制造工藝，因其適用在波峰焊爐（Wave Soldering Madchine）常會(huì)產(chǎn)生大量的錫渣（Dross）,或稱為不溶錫（Un-Melton-Solde）,并在短期內(nèi)使熔化的焊錫表面轉(zhuǎn)化成黃色及竭色。為避免此情況產(chǎn)生，在焊錫條制程中采用了真空（Vacuum）氮氧保護(hù)熔煉、鑄造、擠壓工藝，加上獨(dú)特的金屬含氧量控制配方，確?？寡趸a條的高純度，即使是長(zhǎng)期使用于熔融波峰爐中，都能有效控制金屬表面和內(nèi)在的含氧量，將錫渣減少到最小量，也保持錫液光亮如“鏡面”的表面。
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