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无铅焊点的亮度为什么不如锡铅焊点?

日期: 2021-04-09 点击: 1808

锡铅焊料的焊点非常光亮,比如Sn63Pb37合金焊点光亮如同一面镜子,这主要得益于锡铅焊料是共晶焊料并且锡铅焊料没有IMC(界面金属间化合物intermetallic components),当温度高于183℃时焊料呈液态,而低于183℃时则呈固态,Sn63Pb37二元合金就像单晶一样,因此焊点光亮。
    

      而无铅焊料不一样,通常无铅焊料合金不是共晶焊料,并且焊料内存在不同的晶体成分。以Sn96.5Ag3.0Cu0.5合金为例,该合金含有三种不同的元素,合金凝固时,这三种元素相互共晶,并形成它们各自的熔点和凝固状态。在Sn96.5Ag3.0Cu0.5合金里可能形成不同的共晶成分分别是:Cu6Sn5,它的熔点是227℃;Ag3Sn,它的熔点是221℃。它们又与锡分子构成了富锡合金即(Sn+Ag3Sn+ Cu6Sn5),富锡合金的熔点是217℃。
  

    富锡合金中的锡会在焊点冷却到232℃时在合金层的外表先凝固为锡晶体(锡晶体通常为树枝状晶体),直至其余的液体混合物达到理想的三元共晶组成,随着温度的下降,按照温度的高低,不同熔点的晶体分别析出并附着在锡晶体的表面。如果元器件引脚镀了锡铅合金,熔解出来的铅也会形成共晶晶粒。对于锡铅共晶体,焊点中焊料某些部分的熔点会降低到183℃;对于SnPbAg,焊点中焊料某些部分的熔点还会降低到178℃。
     

     因此,无铅焊点是多元的共晶体,根据光的漫射原理,无铅焊点不会反光亮而呈“橘皮形状”。此外,焊料在凝固时还伴随着体积的收缩,其收缩率大约为4%,体积的缩小大部分是出现在焊料最后凝固的地方。通常在这些地方出现熔化温度最低的共晶晶粒。顺便说一句,体积缩小,往往也是焊点中出现微裂纹的原因。
      

      那么,对于无铅焊料,如何增加焊点的光亮度呢?我们可从以下方面改善:

1.在回流焊接时,适当加快冷却速度(前提是不会引起焊点褶皱),可以减少各种晶粒尺寸,这对增加焊点的光亮是有好处的

2.加高回流焊接中峰值温度

3.增强锡膏焊剂活性,活性弱容易出现虚焊冷焊

4.增加焊剂含量


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