图2.10是SN-3.5AG-3IN-BI无铅焊料经150摄氏度时效后的强度变化,图中可看到SN-37pb时效后的强度跌落情况。接合界面的强度关系同样说明无铅焊料中BI含量的增大其强度会减少。另外,片式元件剪切强度的规定虽然已有标准,但对微小型元件来说,剪切试验中切断夹具安装位置的偏差都会使结果发生差异,易受到焊料量多少的影响。在使用无铅焊料时要考虑到,由于其强度、润湿性原因,所形成弯月面形状的差别而发生强度差。

2.5 润湿性
(1)润湿试验
润湿试验一般采用润湿曲线,经润湿时间、润湿力进行润湿平衡评价。目前,专门用于无铅焊料润湿试验的装置和方法都没有,只能依据原来的试验来执行,利用原波峰焊接的方式来评价比较方便。润湿平衡试验,如果焊料温度固定,液相线温度低的焊料,其润湿时间就短,润湿的起始温度由焊料的成分组成来确定。润湿时间如对应着试件的上升温度,不一定表明润湿的真正作用,应该从试件尺寸、表面状态、试验焊料槽的表面积、体积、助焊条件、试验条件等各个方面进行分析比较。
(2)扩展试验
扩展试验是通过一定重量(体积)的焊料,在扩展后测定焊料的高度,以求出扩展率。
扩展率(%)=100X(D—H)/D
这里:H——扩展后的焊料高度(测定值)
D——试验用焊料球直径,D=1.24V’,’
V——质量/比重。
润湿性好的焊料扩展率会超过,90%,扩展率的简单计算方法,可以由扩展面积通过接触角进行计算,将扩展部分看作为球的一部分利用几何学来求出,通常所用的试料少的场合产生的误差就少。
(3)桥联试验
应该从实用性观点评价无铅焊料的润湿性.,并设立桥联试验方法,根据试验方法测定无铅焊料桥联的发生频度,测定数据有待于今后的技术报告。
(4)实用化试验
无铅焊料在向规模化,实用化应用时,关键的是操作(作业)温度条件的变更,特别是装载耐热性差的片式元件在高温时间的焊接温度曲线较难设定。针对高密度组装的微型焊接特征,SMT基板在回流炉内通过后,这时所有的接合点最好在适合的温度条件氛围中进行回流焊接,小型基板,热容差小的元器件一般都没有问题,大型基板热容差大肘,焊接中就必须谋求均匀的上升温度,不然将会产生润湿性的差异,对弯月面形状、接点强度造成不良影响。
QFP引线上升温度及QFP的设置间隔见图2.11,组装密度高,间隔距离小的基板温度上升就慢。理想的温度曲线最好是所有接点的上升温度是均一的,但实际上很难做到,通常都采用较慢的上升速度使基板进入适宜的温度范围并给予设定。有时上升速度过快,会在熔融焊料与母材金属或电镀材料(电极镀层)产生过剩反应,形成金属间化合物,随着金属化层的溶解产生去湿不良。
对熔融温度高的无铅焊料,焊接中要获得合格的接合点,必须提高焊接操作温度,在设定焊接温度时,同时又要考虑到贴装元件的耐热性,基板的受热变形因素,避免由于温度不足发生的接合不良。
改善无铅焊料焊接时,黾的不良,方法有以下几点:
1.可使用防止氧化的充氮焊接方式。
2.对无铅焊料进行适当的表面处理(电镀、金属化)
3.开发适合于无铅焊料使用(配合)的助焊剂。
4.有效地利用某些添加元素。
5.只要工艺许可,适当提高焊接温度改善润湿性。
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