无铅锡膏)(半田)虽然是现代环保电子科技的主流,但基于可靠度的考虑,汽车行业和军用电子中含铅的焊料仍有很多产品被使用。PCBA因为加工铅的焊料的焊接强度比无铅高得多。
有铅锡膏的主要成分以锡(Sn)铅(pd)为主,其他微量成分中有银、铋、铟等金属,熔点(M.p.)各不相同,但本文假定这些微量的其他金属成分不会影响锡膏的特性可以用锡铅二元相图来解释锡糊剂的特性。因为三元以上的相图太复杂了。
另外,无论是焊料还是IMC,其组成成分越多,其结构也越复杂,管理越不容易,可靠性也越差。
参考文章开头的锡铅二元相图,横坐标表示锡铅的重量%(Wt%),纵坐标表示摄氏温度(deg;C)。铅的熔点是327deg。因为是C,相图的左上角是327deg。C开始的(100%锡、A点)随着锡铅重量比的锡含量增加,该液化熔点(Liquidus m.p.)线的温度也越来越低,锡铅重量比达到最佳Sn63/Pb37(实际上,当Sn61.9/Pb38.1时,初始量测量不是淮河,导致误差),其液化熔点也达到最低183deg。如果C进一步增加锡含量比,则其液化熔点温度反转上升,达到纯锡时的232deg。C。
锡铅合金焊接材料除61.9/38..1的重量比外,具有唯一的共固点(E点)(Eutectic)183deg。在C以外,根据其他重量比出现2个熔点,温度高的称为液化熔点(Liquidus m.p.),温度低的称为硬化熔点(Solidus m.p.)。介于两个熔点之间的焊接物,呈滑动状态,即固体和液体共存?exist))被称为高粘度流体。所谓的浆糊状态(pasty),锡变成液体,但是铅有可能是固体,所以与土石流的形式相似。Pb+L)、或完全相反((beta;Sn+L)。
为什么我们必须使用Sn63/Pb37的重量比例呢?因为纯锡的熔点达到232deg。C在一般的PCBA加工焊接中难以使用,或者在现在的电子部件中无法达到这样的高温,所以必须以锡为主。之后,再加上其他合金焊接材料降低熔点,为了达到批量生产和节能的主要目的,可以降低电子部件的耐温门槛。因为大部分的电子产品的使用和储藏环境只不过是-40deg。C~+70deg;因为只有C之间,所以183deg;C的熔点真的很充裕。其次,目的是改善焊接点的韧性(Toughness)和强度(Strength)。
一般的相图都有alphabeta;、gamma;等符号表示相图中的固溶体,但本锡铅相图只有2元alpha。以及beta;。此相图中的alpha;指铅Pb的固溶体,beta;是锡(Sn)的固溶体。
alpha;Pb相区CBA是富含铅的固溶体,锡溶于铅,锡溶于溶质,在该相域中锡的溶解度有上限,随着温度的升高(CB线)从C点达到183deg。C的情况下(B点),锡的溶解度也达到最高的18.3%,温度持续上升的话(BA线,锡的溶解度反而减少到零(A点)。
beta;Sn相区域是富含锡的固溶体,相对铅溶解在锡中,铅成为溶质。从H点开始,随着温度的上升(HG线)变成183deg。C的情况(G点),锡的溶解度也达到最高的2.23%(=100-797.8),温度持续上升的话(GF线),锡的溶解度反而减少到零(F点)。熔点沸点原子量原子半径共享半径锡(Sn)231.93deg;C2602deg;C118.69140pm139plusmn;4pm铅(Pb)327.46deg;C1749deg;C207.2180 pm147pm镍((Ni)1455deg;C2913deg;C58.71124pm124plusmn;4pm金(Au106.18deg;C2856deg;C196.9665144pm136plusmn;6pm银(Ag)961.78deg;C2162deg;C107.868144pm145plusmn;5pm铜(铜)1084.62 deg;C2562deg;C63.546128pm132plusmn;4pm铋271deg;C1564deg;C208.9804160pm146pm