浸析現(xiàn)象
發(fā)布時間:2014/4/29 20:28:37 訪問次數(shù):2602
浸入液態(tài)焊料中的固體金屬會產(chǎn)生溶解,生產(chǎn)中將這種現(xiàn)象稱為浸析現(xiàn)象或溶蝕現(xiàn)象,LFLK1608150M-T俗稱“被吃”。金、銀、銅等金屬元素在液態(tài)錫基焊料中均有較高的溶解速度,如圖3-1 (a)所示。
影響浸析的因素主要有被焊金屬合金元素與焊料合金元素之間的親和力和互溶性、焊料的溫度、流動速度等。溫度上升,溶解速度增大;焊料流動速度增大,溶解速度也增大。
在波峰焊中,銅的浸析很嚴(yán)重;再流焊時也可能發(fā)生浸析現(xiàn)象。例如,在焊接銀-鈀合金端電極的片式元件時,銀.鈀電極中的銀會溶解到錫基焊料中,焊后造成端頭脫落,俗稱“脫帽”現(xiàn)象。
通常在Sn-Pb焊料中添加2%左右的Ag可以減輕浸析現(xiàn)象,如圖3-1 (b)所示。這是由于在錫基焊料中有了一定濃度Ag,可以減慢端頭中Ag在熔融錫基焊料中的溶解速度。
Sn和許多金屬元素容易形成金屬間化合物
正是由于這一特性,使Sn能侈與多種金屬在幾秒鐘內(nèi)完成擴(kuò)散、溶解、冶金結(jié)合,形成焊點。但也是因為這一特性,容易使金屬間化合物生長過快,造成焊點界面金屬間化合物厚度過厚而使焊點變脆、機(jī)械強(qiáng)度變差,導(dǎo)致焊點提前失效。
錫的晶須問題
晶須( Whisker)是指從金屬表面生長出的細(xì)絲狀、針狀單晶體,它能在固體物質(zhì)的表面生長出來。Sn晶須主要發(fā)生在元器件引腳和焊端表面電鍍層上。錫晶須增長會引發(fā)窄間距QFP發(fā)生短路故障,引起電子產(chǎn)品可靠性問題。
Sn晶須的產(chǎn)生原因、危害、形態(tài)等,詳見19.1節(jié)中2.的內(nèi)容及圖19-1。
抑制Sn晶須生長的措施:
①措施1:鍍暗Sn。鍍Sn不加增光劑(鍍暗Sn),對抑制Sn晶須生長有一定效果。
②措施2:熱處理。表面鍍層的熱處理有3種方法:退火、熔化和回流。鍍Sn后放在烘箱中烘1500C/2h或170℃/lh,可達(dá)到退火的作用;不采用電鍍,采用熱浸(Hot Dip);鍍Sn后回流一次,可以將鍍層熔化再凝固。
③措施3:中間鍍層。中間鍍層是指在鍍Sn前先鍍一層其他金屬元素作為阻擋層,然后再鍍Sn。最常用的中間鍍層材料為Ni。
④措施4:鍍層合金化。在Sn中添加Pb、Ag、Bi、Cu、Ni、Fe、Zn等金屬元素可以有效抑制Sn晶須生長。大都采用Sn-Ni鍍層,日本、韓國的無鉛元件有采用Sn-Bi鍍層的。
⑤措施5:增加鍍Sn層厚度。一般鍍Sn層厚度增加到8~lOUm。
浸入液態(tài)焊料中的固體金屬會產(chǎn)生溶解,生產(chǎn)中將這種現(xiàn)象稱為浸析現(xiàn)象或溶蝕現(xiàn)象,LFLK1608150M-T俗稱“被吃”。金、銀、銅等金屬元素在液態(tài)錫基焊料中均有較高的溶解速度,如圖3-1 (a)所示。
影響浸析的因素主要有被焊金屬合金元素與焊料合金元素之間的親和力和互溶性、焊料的溫度、流動速度等。溫度上升,溶解速度增大;焊料流動速度增大,溶解速度也增大。
在波峰焊中,銅的浸析很嚴(yán)重;再流焊時也可能發(fā)生浸析現(xiàn)象。例如,在焊接銀-鈀合金端電極的片式元件時,銀.鈀電極中的銀會溶解到錫基焊料中,焊后造成端頭脫落,俗稱“脫帽”現(xiàn)象。
通常在Sn-Pb焊料中添加2%左右的Ag可以減輕浸析現(xiàn)象,如圖3-1 (b)所示。這是由于在錫基焊料中有了一定濃度Ag,可以減慢端頭中Ag在熔融錫基焊料中的溶解速度。
Sn和許多金屬元素容易形成金屬間化合物
正是由于這一特性,使Sn能侈與多種金屬在幾秒鐘內(nèi)完成擴(kuò)散、溶解、冶金結(jié)合,形成焊點。但也是因為這一特性,容易使金屬間化合物生長過快,造成焊點界面金屬間化合物厚度過厚而使焊點變脆、機(jī)械強(qiáng)度變差,導(dǎo)致焊點提前失效。
錫的晶須問題
晶須( Whisker)是指從金屬表面生長出的細(xì)絲狀、針狀單晶體,它能在固體物質(zhì)的表面生長出來。Sn晶須主要發(fā)生在元器件引腳和焊端表面電鍍層上。錫晶須增長會引發(fā)窄間距QFP發(fā)生短路故障,引起電子產(chǎn)品可靠性問題。
Sn晶須的產(chǎn)生原因、危害、形態(tài)等,詳見19.1節(jié)中2.的內(nèi)容及圖19-1。
抑制Sn晶須生長的措施:
①措施1:鍍暗Sn。鍍Sn不加增光劑(鍍暗Sn),對抑制Sn晶須生長有一定效果。
②措施2:熱處理。表面鍍層的熱處理有3種方法:退火、熔化和回流。鍍Sn后放在烘箱中烘1500C/2h或170℃/lh,可達(dá)到退火的作用;不采用電鍍,采用熱浸(Hot Dip);鍍Sn后回流一次,可以將鍍層熔化再凝固。
③措施3:中間鍍層。中間鍍層是指在鍍Sn前先鍍一層其他金屬元素作為阻擋層,然后再鍍Sn。最常用的中間鍍層材料為Ni。
④措施4:鍍層合金化。在Sn中添加Pb、Ag、Bi、Cu、Ni、Fe、Zn等金屬元素可以有效抑制Sn晶須生長。大都采用Sn-Ni鍍層,日本、韓國的無鉛元件有采用Sn-Bi鍍層的。
⑤措施5:增加鍍Sn層厚度。一般鍍Sn層厚度增加到8~lOUm。
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