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各金属元素在锡膏中的作用

一般来说,锡膏的配方不同、工艺不同、种类也不一样。常见的锡膏有低温锡膏、中温锡膏和高温锡膏等。那么很多人疑惑的是:低温、中温、高温锡膏三者有什么不同?怎么区分呢?

  低温锡膏

  低温锡膏熔点为138℃的锡膏被称为低温锡膏,当贴片的元器件无法承受200℃及以上的温度且需要贴片回流工艺时,使用低温锡膏进行焊接工艺。起了保护不能承受高温回流焊焊接原件和PCB,很受LED的欢迎,它的合金成分是锡铋合金。低温锡膏的回流焊接峰值温度在170-200℃。

  中温锡膏

  中温锡膏为SMT无铅制程用焊锡膏。其合金成份为Sn/Ag/Bi,锡粉颗粒度介于25~45um之间,熔点172度。中温锡膏的特点主要是使用进口特制松香,黏附力好,可以有效防止塌落,回焊后残余物量少,且透明,不妨碍ICT测试。

  高温锡膏

  高温锡膏一般是锡,银,铜等金属元素组成,高温锡膏的熔点210-227摄氏度。LED还是推荐使用高温无铅的锡膏,可靠性比较高,不易脱焊裂开。

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1、锑

添加锑以增加强度,而不影响润湿性。防止锡虫。应避免使用锌,镉或镀锌金属,因为这些会导致焊点脆。

2、铋

铋可显著降低熔点并改善润湿性。在有足够的铅和锡的情况下,铋会形成熔点仅为95℃的Sn16Pb32Bi52晶体,这些晶体沿着晶界扩散,并可能在较低温度下会引起焊点的故障。因此,当用含铋焊料进行焊接时,预先镀有铅合金的大功率部件在负载下脱硫。这种焊点也容易开裂。具有超过47%Bi的合金在冷却时膨胀,其可以用于抵消热膨胀失配应力。阻止锡晶须的生长。不过价格相对昂贵,可用性有限。

3、铜

铜可降低熔点,提高耐热循环疲劳性能,并改善熔融焊料的润湿性能。它也降低了铜从板上的溶解速度,并使液体焊料中的部分引线减慢,形成金属化合物。可促进锡晶须的生长。可以使用(约1%)铜在锡中的溶液来抑制BGA芯片的薄膜凸起下金属化的溶解,例如,作为Sn94Ag3Cu3。

4、镍

可以将镍添加到焊料合金中以形成过饱和溶液以抑制薄膜凸起下金属化的溶解。

5、铟

铟可降低熔点并延长延展性。在铅的存在下,它形成在114℃下发生相变的三元化合物。非常高的成本(几倍的银色),可用性低。容易氧化,这导致维修和重新制造的问题,特别是当不能使用氧化物除去助焊剂时。在GaAs芯片附着期间。铟合金主要用于低温应用,并且用于将金溶解,比锡中少得多。铟还可以焊接许多非金属(例如玻璃,云母,氧化铝,氧化镁,二氧化钛,氧化锆,瓷,砖,混凝土和大理石)。铟基焊料易于腐蚀,特别是在存在氯离子时。

6、铅

铅是廉价的,具有合适的性能。比锡更润湿。不过具有有毒性,在一些国家已被淘汰。可阻止锡须的生长,抑制锡害虫。降低铜和其他金属在锡中的溶解度。

7、银

银提供机械强度,但延展性比铅更差。在没有铅的情况下,它可以提高热循环对疲劳的抵抗力。使用具有HASL-SnPb涂层引线的SnAg焊料熔点为179℃,向锡中添加银可显著降低银涂层在锡相中的溶解度。在共晶锡 - 银(3.5%Ag)合金中,它倾向于形成Ag3Sn的血小板,如果在高应力点附近形成,则可以作为裂纹的起始位置;需要将银含量保持在3%以下以抑制这些问题。

8、锡

锡是通常是锡膏中基本的成分。它具有良好的强度和润湿性。不过本身就容易出现锡害,锡哭,以及锡晶须的生长。容易溶解银、金以及其它金属,例如,铜对于具有较高熔点和回流温度的锡合金来说,这是一个特别的问题。

9、锌

锌可降低熔点,成本低廉。然而,它在空气中非常易于腐蚀和氧化,因此含锌合金不适合于某些焊接,例如,含锌锡膏的保质期比无锌的要短。可以形成与铜接触的脆性Cu-Zn金属间化合物层。

10、锗

锡类无铅焊料中的锗,可抑制氧化物的形成;低于0.002%会增加氧化物的形成。抑制氧化的最佳浓度为0.005%。

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