SnAgCu焊料中Cu含量對(duì)起翹的影響-福英達(dá)錫膏
SnAgCu焊料中Cu含量對(duì)起翹的影響
起翹是指在制造或焊接過(guò)程中，通常是在電子元件制造和組裝中，材料或組件出現(xiàn)彎曲或翹曲的現(xiàn)象。這種彎曲通常發(fā)生在板狀或薄膜狀材料上，如印刷電路板（PCB）、芯片、電子封裝、塑料零件等。起翹可能會(huì)導(dǎo)致組件不符合規(guī)格，極端情況下會(huì)損壞組件或?qū)е码娮釉O(shè)備的性能問(wèn)題。起翹通常是由于不均勻的溫度分布、應(yīng)力分布或材料性質(zhì)差異等因素引起的。例如，在焊接過(guò)程中，不同材料的熱膨脹系數(shù)不同，可能會(huì)導(dǎo)致組件在冷卻后產(chǎn)生變形。同樣，不均勻的冷卻過(guò)程也可能導(dǎo)致材料或組件彎曲。
圖1.熱膨脹系數(shù)不匹配引起的翹曲
固、液共存區(qū)是指在焊料凝固過(guò)程中，焊料中同時(shí)存在固態(tài)和液態(tài)相的區(qū)域。這個(gè)區(qū)域的寬度受焊料成分和溫度的影響。一般來(lái)說(shuō)，固、液共存區(qū)越寬，起翹的可能性越大，因?yàn)檫@意味著焊料凝固的時(shí)間更長(zhǎng)，從而產(chǎn)生更大的熱應(yīng)力和內(nèi)部應(yīng)力。
固、液共存區(qū)寬度的影響對(duì)起翹的發(fā)生是不可忽視的。特別是當(dāng)采用SnAgCu或SnCu焊料合金進(jìn)行波峰焊接時(shí)，焊料槽中的Cu含量將發(fā)生變化。即PCB上的布線和焊盤上的Cu將溶入焊料槽中，使用時(shí)間一長(zhǎng)，焊料槽中焊料Cu的濃度不斷增大，固、液共存區(qū)的寬度將隨之發(fā)生變化。
圖2.使用SnAg3.5CuX合金時(shí)Cu含量的變化對(duì)起翹發(fā)生率的影響
圖中用SnAg共晶成分，焊接引腳鍍SnPb的元器件時(shí)起翹發(fā)生的程度，當(dāng)Cu含量增加到0.2wt%時(shí)，起翹的發(fā)生率達(dá)到最大。然后隨著Cu含量的增加，起翹發(fā)生率徐徐減少，當(dāng)Cu含量增加到0.75wt%時(shí)起翹的發(fā)生率達(dá)到最小，然后便又緩慢地增加。顯然共晶組分能使起翹發(fā)生率最小。因此，有效管理焊料槽中的焊料成分，包括從引腳鍍層中混入的Pb和從基板上溶入的Cu，對(duì)于確保焊接過(guò)程的成功至關(guān)重要。
為了減少或避免起翹的發(fā)生，需要控制焊料槽中的Cu含量在合適的范圍內(nèi)，一般在0.5%~1.0%之間。除此之外，還可以采用以下一些方法：
優(yōu)化焊接溫度和時(shí)間，使印制板或元器件受熱均勻且充分。
優(yōu)化焊接參數(shù)，使印制板或元器件受力平衡且適當(dāng)。
優(yōu)化印制板或元器件的設(shè)計(jì)、加工、清潔、儲(chǔ)存等環(huán)節(jié)，提高印制板或元器件的品質(zhì)和穩(wěn)定性。
使用合適的澆口位置和形式，避免局部過(guò)熱或過(guò)冷。
使用輔助夾具或支撐物固定印制板或元器件，防止變形。
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