焊接作业时温度的设定非常重要。焊接作业适合的温度是在使用的焊接的熔点+50度。烙铁头的设定温度,由于焊接部分的大小,电烙铁的功率和性能,焊锡的种类和线型的不同,在上述温度的基础上还要增加100度为宜。
Sn-Ag系共晶成分为Sn3.5Ag,共晶点为221℃。此系列发展成熟的是Sn-Ag-Cu (SAC)系,Sn3Ag0.5Cu(SAC305)是此系列的经典产品。这种合金具有优良的物理性能和高温稳定性,其焊接后的连接强度与传统锡铅共晶焊锡相同,甚至更高。在刚刚开始推行无铅化时,大多数厂商都会选择SAC305。由于Ag价格的不断攀升,各机构都在致力研究含Ag在1%以下的低银焊锡膏。
2004年,含Ag为0%~8%,Cu为0%~5%的SAC焊锡,此焊料可以满足回流温度但无法消除立碑效应。2006年,Ag为0.3% ~0.4%的Sn-Ag-Cu-P焊锡,其声明具有和SAC305相同的可焊性、导电性、力学性能、并且可减少Ag与酸碱反应带来的毒性问题。2010年,一种Sn-Ag基焊料,Ag含量为0.2%~1.0%,并添 量的Sb、Cu或Ni、Co、Fe、Mn、Cr、Mo或P、Ga、Ge。添加这些元素可以提高其机械强度,但若添量过高则合金的液相温度也会随之升高。
目前对此合金系的改性主要表现在添量的Ni、Ag、Bi等,用于增加焊料的流动性及其机械性能。此款焊料的优点是价格便宜,且可以抑制焊料工作时对PCB焊盘Cu层的浸析。
Sn-Bi-Ag合金的共晶成分为Sn58Bi0.3Ag。Hiroshi Ohtani等研究发现:其熔点接近Sn-Bi合金,当Bi含量接近50%时,其固液相区温度间隔小于10 ℃;当Ag的含量大于2%时,生成金属间化合物Ag3Sn。 Sebo等对Sn100-x Bi10Agx (x=3%-10%)焊料进行了研究,发现Cu3Sn层仅存在于Cu基界面处,Cu6Sn5存在于基质界面及焊料内部,Ag仅仅存在于Ag3Sn中。 Ag含量的改变不会显著改变其接头的微观结构,但Ag3Sn的尺寸会随Ag的增加而长大;Cu3Sn层的厚度会随Ag的增加而减小。由于Ag为贵金属,会添量的Cu来代替Ag。
Sn-Bi合金共晶(Sn58Bi)点为139 ℃,采用这种焊料的实装温度可降到200℃以下。Sn-Bi系无铅焊料具有熔点低、润湿性良好的优点,Sn58Bi共晶合金应用于主板封装已经超过20年。但由于其易偏析,焊接接头容易剥落等缺陷限制其应用范围。
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