PCB-Technologie - IMC und Zinn Whisker für bleifreies Löten von Leiterplatten

1. Bleimetall, dessen Arbeit im Schweißen ist

Das Niedertemperatur-Weichlöten von Leiterplatten has always been based on eutectic (or eutectic) tin-lead alloy (S n 6 3 / Pb 37). Nicht nur die Qualität ist gut, einfach zu bedienen, und zuverlässig, aber auch die Technologie ist ausgereift, die Versorgung ist intakt, und der Preis ist niedrig, die alle auf die Beteiligung von Blei zurückzuführen sind. Sein einziger fataler Nachteil ist, dass es giftig und schädlich für den menschlichen Körper ist. Heutzutage, Blei muss entfernt werden, wenn Umweltschutz zuständig ist. Nicht nur die Leistung aller Arten bleifreier Lote ist denen mit Blei weit unterlegen, aber es gibt keinen Ersatz dafür. Als ich für immer gehen wollte, I suddenly thought of [Lead], wo ist das Heilige? Und wie kann es so außergewöhnlich sein? Im Folgenden finden Sie eine Zusammenfassung einiger der wichtigen Funktionen von Blei beim Löten für Sie zu verstehen:

Dies ist eine homogene Struktur von Zinn-Blei-Legierungen in verschiedenen Proportionen

A. Blei kann leicht mit Zinn in jedem Verhältnis geschmolzen werden, um eine homogene Legierung zu bilden. Es gibt keine inkompatiblen D en drite SIMC untereinander. Höchstens wird es nur in bleihaltigen Bereich (bleihaltiger Bereich) unterteilt, der nach dem Mikroätzen ein einziger Farbbereich ist. Der Bleigehalt liegt zwischen 50-70%wt) oder dem zinnreichen Bereich (der zinnreiche Bereich ist schwarz nach dem Mikroätzen, und der Zinngehalt ist 5 bis 80%wt). Blei ist das einzige Metall, das eng mit Zinn zusammenarbeiten kann.

B. Blei ist 11-mal billiger als Zinn, was die Lötkosten senken kann. Darüber hinaus wird, wenn Blei vorhanden ist, die Geschwindigkeit der Auflösung des festen Cu in der Flüssigkeit S n verlangsamt, was das Auftreten von verzweigten stummen IMC in der Lötstelle verringern und die Lötfestigkeit in einem sehr homogenen Zustand verbessern kann.

C. Der Schmelzpunkt von Blei ist 32 2 Grad Celsius, und der Schmelzpunkt von Zinn ist 2 3 1 Grad Celsius. Nach dem Legieren nimmt der Schmelzpunkt ab. Die eutektische Zusammensetzung ist S n 6 3 /P b 37 m. p. Nur 183 Grad Celsius, kein Schaden an elektronischen Teilen und Leiterplatten.

D. Zinnhaare wachsen nicht mehr nach dem Hinzufügen von Blei zu mehr als 20%, und die verschiedenen Formeln der Zinn-Blei-Galvanik sind sehr ausgereift, die sehr bequem für Teile Füße und Platinen galvanisieren. Natürlich, Der Zinn-Bleifilm oder die Lötstellen wachsen nicht lange.

E. Die Blei-Zinn-Legierung S n 6 3 hat eine niedrige Oberflächenspannung (380 dyn e/260 Grad Celsius, was weniger Kohäsion bedeutet), niedrigen Wärmeverbrauch, leicht zu berührendes Zinn, sehr kurze Tauchzeit (durchschnittlich 0,7 Sekunden), Kontaktwinkel Sehr klein. Wie für das bleifreie SAC305, das am vielversprechendsten ist, der Mainstream zu werden, ist seine Oberflächenspannung so hoch wie 460 dyne/260°C, die Zinn-Tauchzeit ist so lang wie 1.2 Sekunden, und der Kontaktwinkel ist 4 3-4 4°. Die Lötpads setzen oft Kupfer frei, wenn es nicht leicht ist, Zinn zu verlieren.

F. Die Blei-Zinn-Legierung ist sehr weich, und die Struktur ist fein und gleichmäßig nach der Erstarrung, und es ist nicht leicht zu knacken. SAC305 hat eine harte Textur nach dem Aushärten (B ein 1l S h e ar Te S tâ™s falsch hoher Lesewert, der oft dazu führt, dass bleifrei besser ist als bleifrei irreführend, und die heterogene Struktur ist rau und leicht zu knacken.

2. IMC des bleifreien Zinn-Silber-Kupfer Lots, das durch SMT verarbeitet wird

In Bezug auf SAC305 (3,0% Ag, 0,5% Cu und der Rest sind S n, kurz SAC305) ist es sehr schwierig, eine gleichmäßige Verteilung der Komponenten während der Herstellung zu erreichen. Daher ist es fast unmöglich, eine insgesamt homogene eutektische Zusammensetzung zu erreichen. möglich. Es ist unmöglich, den Homogenitätszustand von Sn63/Pb37 während des Heiz- und Kühlprozesses zu erreichen, ohne einen Pasty State zu durchlaufen, sondern direkt zwischen Verflüssigung und Erstarrung hin und her, und seine Struktur kann fast den homogenen Zustand ohne offensichtliche Dendriten erreichen.

Während der SAC305-Abkühlung erstarren einige Teile des reinen Zinns zuerst zu Beginn, und es wird dispergiert, um einen verzweigten Rahmen zu bilden. Wenn andere flüssige Materialien in jedem leeren Rahmen weiter abkühlen und erstarren, schrumpfen und schrumpfen sie in Volumen und bilden dann leicht rissige Verengung (der zentrale Teil der Außenfläche, wo ein Stück Lot schließlich abkühlt). Sobald Vibrationen während des Transports auftreten, können sich verschiedene Mikrorisse ausdehnen, was zu einer schlechten Festigkeit führt. Wenn der SAC305 nicht mit einer schnellen Abkühlrate geschweißt werden kann (z.B. 5-6°C/SeC), wird die Gesamtstruktur empfindlicher unter der Bedingung, das Aussehen von Ästen zu reduzieren und homogener zu sein.

Es ist schwierig für die nicht homogenen Lötlegierungen, den idealen eutektischen Zustand beim bleifreien Löten von Leiterplatten zu erreichen

Heterogene Lotlegierungen sind schwer zu erreichen, der ideale Zustand der eutektischen, so dass während des Erstarrungsprozesses eine "pastöse" (pastöse) erscheint, das heißt, eine feste Phase (Dendrit) und eine flüssige Phase koexistieren vorübergehend Die Übergangszeit. Bis die gesamte Erstarrung abgeschlossen ist, wird es mehr Verunreinigungen und zerbrechliche und instabile Grenzen geben.

Mikro-Cracking Phänomen beim Leiterplattenschweißen

Der Schmelzpunkt von Zinn ist 231°C, Silber ist 961°C, Kupfer ist 1083°C, und das mp von SAC305 ist nur 217°C. Daher ist bekannt, dass die Zugabe von 3% Silber und 0,5% Kupfer den Effekt der Senkung des Schmelzpunktes der Legierung erreicht hat. Die Zugabe von Ag kann auch die Härte und Festigkeit der Lötstelle erhöhen, aber es wird auch schnell ein langes IMC von Ag3S n in der Lötstelle bilden, was sich nachteilig auf die langfristige Zuverlässigkeit auswirkt. Nach dem Hinzufügen von Kupfer gibt es einen weiteren Vorteil, die Infiltration von zusätzlichem Kupfer zu reduzieren. Beim bleifreien Löten zum Wellenlöten erscheinen, sobald die Kupfermenge 1,0% an Gewicht übersteigt, oft nadelähnliche Kristalle innerhalb und auf der Oberfläche der Lötstelle. Nicht nur die Festigkeit wird reduziert, sondern auch das Problem des Kurzschlusses, wenn der Nadelkörper zu lang ist.

Welle Löten PCB Verarbeitung, whether it is SAC or tin-copper alloy (99.3Sn, 0.7Cu), anfällig für übermäßige Kupferkontamination. Der allgemeine Weg, das Problem zu lösen, besteht darin, Zinn oder Zinn und Silber anstelle von Kupfer hinzuzufügen, wenn. Allerdings, Die Verbesserung des Managementprozesses erfordert noch viel praktische Erfahrung.

Wenn die Kupferkontamination beim Bleiwellenlöten zu hoch ist, wirkt sich die zu lötende unebene Oberfläche nachteilig auf die Festigkeit der Lötstellen aus.

Beim bleifreien Wellenlöten verursacht übermäßige Kupferverschmutzung oft Probleme von Brücken und Eisbergen