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產(chǎn)品類別?
無鉛焊接工藝中常見缺陷及防止措施
來源:
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作者:pmo5edd31
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發(fā)布時(shí)間: 2019-09-12
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1.引言
無鉛化制程導(dǎo)入過程中，釬料、PCB焊盤及元件鍍層的無鉛化工藝配合新焊劑使用逐步得到廣泛應(yīng)用，隨之產(chǎn)生的各種焊接缺陷，比如剝離現(xiàn)象和元素污染等困擾著實(shí)際生產(chǎn)的順利進(jìn)行。本文主要針對(duì)以上提到的幾種缺陷進(jìn)行原因分析并給出相應(yīng)解決措施。
2.剝離
剝離一般包括焊盤/PCB剝離，焊點(diǎn)/焊盤剝離。焊點(diǎn)剝離一般起源于接近焊盤拐角附近的環(huán)形區(qū)域。焊后冷卻過程中拐角區(qū)由于應(yīng)力集中較大首先開裂，如應(yīng)力未完全釋放，將導(dǎo)致焊盤外緣界面上應(yīng)力增加，當(dāng)應(yīng)變累積并超過材料塑性變形能力后，開裂會(huì)沿釬料/焊盤界面擴(kuò)展直至完全剝離
剝離一般發(fā)生在結(jié)晶后期，在釬料偏析產(chǎn)生的低熔點(diǎn)相液相線以上稍高溫度期間，屬于熱裂紋之列，發(fā)生機(jī)制同結(jié)晶裂紋發(fā)生機(jī)制相似。偏析使得凝固延遲的焊盤拐角區(qū)釬料液相線顯著降低，使低塑性的固-液態(tài)區(qū)間增大，局部液相存在時(shí)間更長。此外，如果釬料中含Bi或P b污染時(shí)剝離的概率更大，因?yàn)榇藭r(shí)低熔相熔點(diǎn)很低，如圖2所示的SnAgBi三元合金熔點(diǎn)低于140℃。
2.1產(chǎn)生原因
表1為發(fā)生剝離焊點(diǎn)的界面形貌特征。導(dǎo)致焊點(diǎn)剝離的主要原因有三方面：微觀成分偏析、非同步凝固和冷卻收縮過程中產(chǎn)生的應(yīng)力。
釬料中Bi的存在是形成焊點(diǎn)剝離現(xiàn)象的主要原因，SnBi二元合金中存在一熔點(diǎn)只有138℃的共晶相，如果無鉛釬料中含有Bi元素，在焊點(diǎn)凝固過程中，釬料主體在220℃左右的溫度區(qū)間內(nèi)已凝固，但凝固過程中偏析出來的SnBi共晶卻要等到138℃左右才開始凝固，由此造成了釬料的非同步凝固現(xiàn)象。值得注意的是并不是含Bi元素就一定會(huì)偏析，一般含量控制在1wt%以下，最大不超過3wt%，否則會(huì)出現(xiàn)偏析現(xiàn)象。此外，電子組裝件在焊接過程中要吸收熱量，冷卻過程中印刷電路板上的熱量會(huì)通過鍍層向熱導(dǎo)率非常好的Cu焊盤傳遞，從而造成了與焊盤接觸部分的釬料不能與其他部分釬料同步凝固，這是由局部溫度不平衡造成的非同步凝固。當(dāng)焊盤界面處殘存滯后凝固的液相時(shí)，材料的熱脹冷縮就會(huì)導(dǎo)致了焊點(diǎn)剝離的產(chǎn)生。首先，已冷卻釬料的凝固收縮會(huì)對(duì)焊盤界面處殘存液相產(chǎn)生一個(gè)拉應(yīng)力的約束；其次，PCB板Z方向熱脹冷縮系數(shù)一般很大，冷卻過程中的收縮將促使焊盤與焊點(diǎn)脫離，如圖3所示。趙智力等人對(duì)幾種不同無鉛釬料剝離現(xiàn)象進(jìn)行研究也很好的證明了這一點(diǎn)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)SAC305和Sn2.0Ag0.5Cu7.5Bi焊點(diǎn)都有剝離現(xiàn)象發(fā)生，前者發(fā)生率極少，而后者發(fā)生概率極高并存在規(guī)律性；Sn0.7Cu和Sn2.0Ag0.5Cu1.0Bi釬料焊點(diǎn)未發(fā)現(xiàn)剝離現(xiàn)象。
需要指出的是，如果無鉛釬料中含有In，同樣會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)剝離現(xiàn)象的發(fā)生，原因與含Bi釬料合金的情況一致，SnIn之間可以形成熔點(diǎn)只有120℃的共晶相。如果波峰焊或是回流焊工藝中使用不含Bi的無鉛釬料，但是相關(guān)的元件外線表面鍍層及印刷電路板表面保護(hù)層使用SnPb釬料，這種情況下焊點(diǎn)剝離現(xiàn)象仍有可能發(fā)生，其基本原理與上述一致，SnPb之間能夠形成熔點(diǎn)為183℃的共晶相，同樣會(huì)產(chǎn)生非同步凝固現(xiàn)象。如果此時(shí)釬料中含有Bi，情況會(huì)變得更為嚴(yán)重，因?yàn)镾nPbBi之間可以形成一熔點(diǎn)只有96℃的共晶相。
2.2防止措施
（1）增加Bi含量細(xì)化組織，但控制釬料中的Bi含量至1％以下；
（2）選用共晶及近共晶無鉛焊料，比如采用SAC357三元合金；
（2）無鉛工藝中做到完全無鉛化，即元件外線表面鍍層及PCB表面保護(hù)層均做到無鉛化，盡量不使用含Bi或In的釬料，并防止Pb污染；
（3）控制合適的釬焊溫度和浸錫時(shí)間。釬焊溫度過低、浸錫時(shí)間過短會(huì)導(dǎo)致潤濕不良，釬焊溫度過高、浸錫時(shí)間過長會(huì)使熱應(yīng)變?cè)龃?，促使剝離發(fā)生；
（4）保持PCB焊盤和元件引線清潔，增加焊劑活性，防止焊點(diǎn)潤濕不良；
（5）開發(fā)PCB材料與制作工藝，減少Z方向的熱膨脹系數(shù)；
（6）考慮PCB熱設(shè)計(jì)，使基板內(nèi)部熱量盡量釋放；（7）在回流＋波峰復(fù)合工藝中，盡量采用SMD焊盤結(jié)構(gòu)，并且讓焊劑覆蓋焊盤周邊；
（8）控制適當(dāng)冷卻速度。冷卻速度影響晶粒的形態(tài)和大小，快速冷卻可避免形成過大的方向性明顯的枝晶，減小焊點(diǎn)剝離趨勢，但程度不是很明顯，只有在冷卻速度大于20℃/s時(shí)，對(duì)剝離現(xiàn)象的抑制作用才較明顯。但過大的冷卻速率隨能夠抑制偏析，卻不能完全抑制剝離，而且還會(huì)導(dǎo)致表面裂紋增加（當(dāng)冷卻速率達(dá)到10℃/s以上時(shí)）。
3.元素污染
無鉛釬料中各污染元素含量上限要求。實(shí)際生產(chǎn)過程中，對(duì)釬料槽中Cu、Pb、Fe、Bi等雜質(zhì)要進(jìn)行嚴(yán)格控制。
3.1鉛的污染
RoHS指令要求Pb的含量低于0.1%，Pb的存在一般會(huì)造成晶粒邊界劣化導(dǎo)致龜裂或造成低溫相劣化導(dǎo)致剝離。由于焊點(diǎn)組成材料存在較大熱膨脹差，當(dāng)含量大于0.5%時(shí)經(jīng)過熱疲勞容易出現(xiàn)龜裂或剝離，大大降低可靠性，如表3所示。含量大于1%（2～5%）時(shí)剝離現(xiàn)象最嚴(yán)重，如圖4所示。
無鉛釬料中Pb含量一般在0.02～0.05%之間，釬料與Cu界面作用時(shí)，由于少量Pb的阻礙，老化過程中強(qiáng)度降低緩慢。但有Bi共存時(shí)，會(huì)形成低熔點(diǎn)相或偏析而大幅度降低剪切強(qiáng)度。圖5為SnBi釬料受到Pb污染熱循環(huán)后焊點(diǎn)表面及差的可靠性。
3.2 Bi的污染
當(dāng)Bi的含量在5～40％范圍間時(shí)，冷卻過程中容易發(fā)生偏析中，并伴有樹枝狀晶生成，出現(xiàn)的偏析量在數(shù)個(gè)微米范圍。Pb在焊點(diǎn)最后冷卻的地方析出，致使焊接強(qiáng)度降低，且隨著Pb含量增加，熱循環(huán)壽命大大降低影響焊點(diǎn)可靠性。如果固相中擴(kuò)散和液相中擴(kuò)散能夠忽略，則可以由Scheil’s公式計(jì)算共晶組成，Sn2Bi在最終凝固領(lǐng)域共晶組成約0.5%，Sn5Bi約2%。為了得到理想界面，常進(jìn)行快速冷卻降低偏析，使Bi均勻分布，起到微細(xì)強(qiáng)化相組織作用。有時(shí)也加入Zn，使產(chǎn)生的CuZn化合物層與偏析Bi相互抑制，控制IMC的厚度。
3.3 銅的污染
釬料中的Cu主要來源于電路板鍍層和元件鍍層，SAC合金更趨向于溶解銅，速度是SnCu合金的1.5倍，SnPb合金的2倍，SnCuNi合金的3.5倍。使用SnCu釬料要密切注意Cu的含量，由SnCu合金相圖可以看出：當(dāng)Cu成分改變0.2％時(shí)熔點(diǎn)增加6℃；成分改變0.25％時(shí)產(chǎn)生Cu6Sn5結(jié)晶體；成分改變0.3％時(shí)明顯出現(xiàn)橋連缺陷，需要清理；成分改變1％時(shí)熔點(diǎn)上升25℃，就要更換釬料。Cu6Sn5化合物不能使用傳統(tǒng)“比重排銅法”（188℃/8h）來清除，故Cu元素超標(biāo)可通過稀釋和更換兩種方式來解決。稀釋時(shí)，對(duì)于SnCu合金可加一號(hào)錫（純度99.95%），對(duì)于SAC合金可加SnAg合金，添加量可用
其中：G1為錫槽中剩余受污染釬料質(zhì)量；G2為一號(hào)錫添加量；R為原始釬料中錫含量（SAC305為96.5）；M為污染釬料中錫含量。
實(shí)踐表明，由于稀釋時(shí)需要取出近一半的錫量，故一般不推薦使用。
3.4 鐵的污染
鐵對(duì)無鉛釬料的危害同樣不容忽視。由于高溫錫對(duì)鐵材料的高侵蝕性，使用不銹鋼及鑄鐵的錫爐材料很容易與無鉛釬料反應(yīng)生成針狀FeSn金屬間化合物FeSn2，如圖6所示。FeSn2的熔點(diǎn)為510°C ，密度也較SnAgCu為大，一旦在錫爐中生成，它將在錫爐底部一直生長，當(dāng)達(dá)到一定量后就會(huì)進(jìn)入釬料，在焊接過程中隨釬料沾覆到PCB板上。由于現(xiàn)代表面封裝中焊點(diǎn)間距越來越小，針狀的FeSn2化合物可能在兩通孔焊點(diǎn)之間產(chǎn)生橋連現(xiàn)現(xiàn)象，造成很大危害。
其中：dh是dt時(shí)間內(nèi)經(jīng)過截面積A而擴(kuò)散的溶解物質(zhì)量，起擴(kuò)散方向由高濃度指向低濃度，它和擴(kuò)散方向的濃度梯度及截面A成正比。
D是溶解物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)，是濃度梯度為1時(shí)在單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)過1cm2截面積而擴(kuò)散的物質(zhì)克數(shù)（或克分子數(shù)）。
由于存在擴(kuò)散現(xiàn)象，故釬料與爐膽材料間生成化合物不可避免。表4為FeSn合金與溫度、時(shí)間之間的關(guān)系，可以看出隨著溫度的升高和時(shí)間的延長，化合物厚度大大增加。
此外，Denis Barbini還發(fā)現(xiàn)SAC系列無鉛釬料會(huì)與鐵反應(yīng)生成FeSn2，區(qū)別只在于反應(yīng)開始的時(shí)間延遲與速度不同。侵蝕速度一般為SnAg最高，SAC次之，SnCu最低。無鉛釬料一旦被鐵污染，可以說很難或者根本不可能被消除，到一定程度時(shí)只能更換所有的釬料。
由于存在擴(kuò)散現(xiàn)象，故釬料與爐膽材料間生成化合物不可避免。表4為FeSn合金與溫度、時(shí)間之間的關(guān)系，可以看出隨著溫度的升高和時(shí)間的延長，化合物厚度大大增加。
此外，Denis Barbini還發(fā)現(xiàn)SAC系列無鉛釬料會(huì)與鐵反應(yīng)生成FeSn2，區(qū)別只在于反應(yīng)開始的時(shí)間延遲與速度不同。侵蝕速度一般為SnAg最高，SAC次之，SnCu最低。無鉛釬料一旦被鐵污染，可以說很難或者根本不可能被消除，到一定程度時(shí)只能更換所有的釬料。
4.結(jié)論
無鉛焊接工藝的應(yīng)用致使組裝材料、設(shè)備和工藝等發(fā)生了許多變化，相應(yīng)的也出現(xiàn)了許多新的產(chǎn)品質(zhì)量問題。只要通過科學(xué)合理的方法去解決，充分認(rèn)識(shí)無鉛釬料特性，更新專業(yè)加工概念，發(fā)現(xiàn)問題，認(rèn)識(shí)問題，進(jìn)行探究與分析，找出解決之道，防止問題與未然，實(shí)現(xiàn)高成品率，減少和消除各種焊接缺陷問題，才是降低成本的最大根基。本文摘自《1985-2015中國SMT30年學(xué)術(shù)論文集》
無鉛化制程導(dǎo)入過程中，釬料、PCB焊盤及元件鍍層的無鉛化工藝配合新焊劑使用逐步得到廣泛應(yīng)用，隨之產(chǎn)生的各種焊接缺陷，比如剝離現(xiàn)象和元素污染等困擾著實(shí)際生產(chǎn)的順利進(jìn)行。本文主要針對(duì)以上提到的幾種缺陷進(jìn)行原因分析并給出相應(yīng)解決措施。
2.剝離
剝離一般包括焊盤/PCB剝離，焊點(diǎn)/焊盤剝離。焊點(diǎn)剝離一般起源于接近焊盤拐角附近的環(huán)形區(qū)域。焊后冷卻過程中拐角區(qū)由于應(yīng)力集中較大首先開裂，如應(yīng)力未完全釋放，將導(dǎo)致焊盤外緣界面上應(yīng)力增加，當(dāng)應(yīng)變累積并超過材料塑性變形能力后，開裂會(huì)沿釬料/焊盤界面擴(kuò)展直至完全剝離
剝離一般發(fā)生在結(jié)晶后期，在釬料偏析產(chǎn)生的低熔點(diǎn)相液相線以上稍高溫度期間，屬于熱裂紋之列，發(fā)生機(jī)制同結(jié)晶裂紋發(fā)生機(jī)制相似。偏析使得凝固延遲的焊盤拐角區(qū)釬料液相線顯著降低，使低塑性的固-液態(tài)區(qū)間增大，局部液相存在時(shí)間更長。此外，如果釬料中含Bi或P b污染時(shí)剝離的概率更大，因?yàn)榇藭r(shí)低熔相熔點(diǎn)很低，如圖2所示的SnAgBi三元合金熔點(diǎn)低于140℃。
2.1產(chǎn)生原因
表1為發(fā)生剝離焊點(diǎn)的界面形貌特征。導(dǎo)致焊點(diǎn)剝離的主要原因有三方面：微觀成分偏析、非同步凝固和冷卻收縮過程中產(chǎn)生的應(yīng)力。
釬料中Bi的存在是形成焊點(diǎn)剝離現(xiàn)象的主要原因，SnBi二元合金中存在一熔點(diǎn)只有138℃的共晶相，如果無鉛釬料中含有Bi元素，在焊點(diǎn)凝固過程中，釬料主體在220℃左右的溫度區(qū)間內(nèi)已凝固，但凝固過程中偏析出來的SnBi共晶卻要等到138℃左右才開始凝固，由此造成了釬料的非同步凝固現(xiàn)象。值得注意的是并不是含Bi元素就一定會(huì)偏析，一般含量控制在1wt%以下，最大不超過3wt%，否則會(huì)出現(xiàn)偏析現(xiàn)象。此外，電子組裝件在焊接過程中要吸收熱量，冷卻過程中印刷電路板上的熱量會(huì)通過鍍層向熱導(dǎo)率非常好的Cu焊盤傳遞，從而造成了與焊盤接觸部分的釬料不能與其他部分釬料同步凝固，這是由局部溫度不平衡造成的非同步凝固。當(dāng)焊盤界面處殘存滯后凝固的液相時(shí)，材料的熱脹冷縮就會(huì)導(dǎo)致了焊點(diǎn)剝離的產(chǎn)生。首先，已冷卻釬料的凝固收縮會(huì)對(duì)焊盤界面處殘存液相產(chǎn)生一個(gè)拉應(yīng)力的約束；其次，PCB板Z方向熱脹冷縮系數(shù)一般很大，冷卻過程中的收縮將促使焊盤與焊點(diǎn)脫離，如圖3所示。趙智力等人對(duì)幾種不同無鉛釬料剝離現(xiàn)象進(jìn)行研究也很好的證明了這一點(diǎn)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)SAC305和Sn2.0Ag0.5Cu7.5Bi焊點(diǎn)都有剝離現(xiàn)象發(fā)生，前者發(fā)生率極少，而后者發(fā)生概率極高并存在規(guī)律性；Sn0.7Cu和Sn2.0Ag0.5Cu1.0Bi釬料焊點(diǎn)未發(fā)現(xiàn)剝離現(xiàn)象。
需要指出的是，如果無鉛釬料中含有In，同樣會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)剝離現(xiàn)象的發(fā)生，原因與含Bi釬料合金的情況一致，SnIn之間可以形成熔點(diǎn)只有120℃的共晶相。如果波峰焊或是回流焊工藝中使用不含Bi的無鉛釬料，但是相關(guān)的元件外線表面鍍層及印刷電路板表面保護(hù)層使用SnPb釬料，這種情況下焊點(diǎn)剝離現(xiàn)象仍有可能發(fā)生，其基本原理與上述一致，SnPb之間能夠形成熔點(diǎn)為183℃的共晶相，同樣會(huì)產(chǎn)生非同步凝固現(xiàn)象。如果此時(shí)釬料中含有Bi，情況會(huì)變得更為嚴(yán)重，因?yàn)镾nPbBi之間可以形成一熔點(diǎn)只有96℃的共晶相。
2.2防止措施
（1）增加Bi含量細(xì)化組織，但控制釬料中的Bi含量至1％以下；
（2）選用共晶及近共晶無鉛焊料，比如采用SAC357三元合金；
（2）無鉛工藝中做到完全無鉛化，即元件外線表面鍍層及PCB表面保護(hù)層均做到無鉛化，盡量不使用含Bi或In的釬料，并防止Pb污染；
（3）控制合適的釬焊溫度和浸錫時(shí)間。釬焊溫度過低、浸錫時(shí)間過短會(huì)導(dǎo)致潤濕不良，釬焊溫度過高、浸錫時(shí)間過長會(huì)使熱應(yīng)變?cè)龃?，促使剝離發(fā)生；
（4）保持PCB焊盤和元件引線清潔，增加焊劑活性，防止焊點(diǎn)潤濕不良；
（5）開發(fā)PCB材料與制作工藝，減少Z方向的熱膨脹系數(shù)；
（6）考慮PCB熱設(shè)計(jì)，使基板內(nèi)部熱量盡量釋放；（7）在回流＋波峰復(fù)合工藝中，盡量采用SMD焊盤結(jié)構(gòu)，并且讓焊劑覆蓋焊盤周邊；
（8）控制適當(dāng)冷卻速度。冷卻速度影響晶粒的形態(tài)和大小，快速冷卻可避免形成過大的方向性明顯的枝晶，減小焊點(diǎn)剝離趨勢，但程度不是很明顯，只有在冷卻速度大于20℃/s時(shí)，對(duì)剝離現(xiàn)象的抑制作用才較明顯。但過大的冷卻速率隨能夠抑制偏析，卻不能完全抑制剝離，而且還會(huì)導(dǎo)致表面裂紋增加（當(dāng)冷卻速率達(dá)到10℃/s以上時(shí)）。
3.元素污染
無鉛釬料中各污染元素含量上限要求。實(shí)際生產(chǎn)過程中，對(duì)釬料槽中Cu、Pb、Fe、Bi等雜質(zhì)要進(jìn)行嚴(yán)格控制。
3.1鉛的污染
RoHS指令要求Pb的含量低于0.1%，Pb的存在一般會(huì)造成晶粒邊界劣化導(dǎo)致龜裂或造成低溫相劣化導(dǎo)致剝離。由于焊點(diǎn)組成材料存在較大熱膨脹差，當(dāng)含量大于0.5%時(shí)經(jīng)過熱疲勞容易出現(xiàn)龜裂或剝離，大大降低可靠性，如表3所示。含量大于1%（2～5%）時(shí)剝離現(xiàn)象最嚴(yán)重，如圖4所示。
無鉛釬料中Pb含量一般在0.02～0.05%之間，釬料與Cu界面作用時(shí)，由于少量Pb的阻礙，老化過程中強(qiáng)度降低緩慢。但有Bi共存時(shí)，會(huì)形成低熔點(diǎn)相或偏析而大幅度降低剪切強(qiáng)度。圖5為SnBi釬料受到Pb污染熱循環(huán)后焊點(diǎn)表面及差的可靠性。
3.2 Bi的污染
當(dāng)Bi的含量在5～40％范圍間時(shí)，冷卻過程中容易發(fā)生偏析中，并伴有樹枝狀晶生成，出現(xiàn)的偏析量在數(shù)個(gè)微米范圍。Pb在焊點(diǎn)最后冷卻的地方析出，致使焊接強(qiáng)度降低，且隨著Pb含量增加，熱循環(huán)壽命大大降低影響焊點(diǎn)可靠性。如果固相中擴(kuò)散和液相中擴(kuò)散能夠忽略，則可以由Scheil’s公式計(jì)算共晶組成，Sn2Bi在最終凝固領(lǐng)域共晶組成約0.5%，Sn5Bi約2%。為了得到理想界面，常進(jìn)行快速冷卻降低偏析，使Bi均勻分布，起到微細(xì)強(qiáng)化相組織作用。有時(shí)也加入Zn，使產(chǎn)生的CuZn化合物層與偏析Bi相互抑制，控制IMC的厚度。
3.3 銅的污染
釬料中的Cu主要來源于電路板鍍層和元件鍍層，SAC合金更趨向于溶解銅，速度是SnCu合金的1.5倍，SnPb合金的2倍，SnCuNi合金的3.5倍。使用SnCu釬料要密切注意Cu的含量，由SnCu合金相圖可以看出：當(dāng)Cu成分改變0.2％時(shí)熔點(diǎn)增加6℃；成分改變0.25％時(shí)產(chǎn)生Cu6Sn5結(jié)晶體；成分改變0.3％時(shí)明顯出現(xiàn)橋連缺陷，需要清理；成分改變1％時(shí)熔點(diǎn)上升25℃，就要更換釬料。Cu6Sn5化合物不能使用傳統(tǒng)“比重排銅法”（188℃/8h）來清除，故Cu元素超標(biāo)可通過稀釋和更換兩種方式來解決。稀釋時(shí)，對(duì)于SnCu合金可加一號(hào)錫（純度99.95%），對(duì)于SAC合金可加SnAg合金，添加量可用
其中：G1為錫槽中剩余受污染釬料質(zhì)量；G2為一號(hào)錫添加量；R為原始釬料中錫含量（SAC305為96.5）；M為污染釬料中錫含量。
實(shí)踐表明，由于稀釋時(shí)需要取出近一半的錫量，故一般不推薦使用。
3.4 鐵的污染
鐵對(duì)無鉛釬料的危害同樣不容忽視。由于高溫錫對(duì)鐵材料的高侵蝕性，使用不銹鋼及鑄鐵的錫爐材料很容易與無鉛釬料反應(yīng)生成針狀FeSn金屬間化合物FeSn2，如圖6所示。FeSn2的熔點(diǎn)為510°C ，密度也較SnAgCu為大，一旦在錫爐中生成，它將在錫爐底部一直生長，當(dāng)達(dá)到一定量后就會(huì)進(jìn)入釬料，在焊接過程中隨釬料沾覆到PCB板上。由于現(xiàn)代表面封裝中焊點(diǎn)間距越來越小，針狀的FeSn2化合物可能在兩通孔焊點(diǎn)之間產(chǎn)生橋連現(xiàn)現(xiàn)象，造成很大危害。
其中：dh是dt時(shí)間內(nèi)經(jīng)過截面積A而擴(kuò)散的溶解物質(zhì)量，起擴(kuò)散方向由高濃度指向低濃度，它和擴(kuò)散方向的濃度梯度及截面A成正比。
D是溶解物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)，是濃度梯度為1時(shí)在單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)過1cm2截面積而擴(kuò)散的物質(zhì)克數(shù)（或克分子數(shù)）。
由于存在擴(kuò)散現(xiàn)象，故釬料與爐膽材料間生成化合物不可避免。表4為FeSn合金與溫度、時(shí)間之間的關(guān)系，可以看出隨著溫度的升高和時(shí)間的延長，化合物厚度大大增加。
此外，Denis Barbini還發(fā)現(xiàn)SAC系列無鉛釬料會(huì)與鐵反應(yīng)生成FeSn2，區(qū)別只在于反應(yīng)開始的時(shí)間延遲與速度不同。侵蝕速度一般為SnAg最高，SAC次之，SnCu最低。無鉛釬料一旦被鐵污染，可以說很難或者根本不可能被消除，到一定程度時(shí)只能更換所有的釬料。
由于存在擴(kuò)散現(xiàn)象，故釬料與爐膽材料間生成化合物不可避免。表4為FeSn合金與溫度、時(shí)間之間的關(guān)系，可以看出隨著溫度的升高和時(shí)間的延長，化合物厚度大大增加。
此外，Denis Barbini還發(fā)現(xiàn)SAC系列無鉛釬料會(huì)與鐵反應(yīng)生成FeSn2，區(qū)別只在于反應(yīng)開始的時(shí)間延遲與速度不同。侵蝕速度一般為SnAg最高，SAC次之，SnCu最低。無鉛釬料一旦被鐵污染，可以說很難或者根本不可能被消除，到一定程度時(shí)只能更換所有的釬料。
4.結(jié)論
無鉛焊接工藝的應(yīng)用致使組裝材料、設(shè)備和工藝等發(fā)生了許多變化，相應(yīng)的也出現(xiàn)了許多新的產(chǎn)品質(zhì)量問題。只要通過科學(xué)合理的方法去解決，充分認(rèn)識(shí)無鉛釬料特性，更新專業(yè)加工概念，發(fā)現(xiàn)問題，認(rèn)識(shí)問題，進(jìn)行探究與分析，找出解決之道，防止問題與未然，實(shí)現(xiàn)高成品率，減少和消除各種焊接缺陷問題，才是降低成本的最大根基。本文摘自《1985-2015中國SMT30年學(xué)術(shù)論文集》
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