焊接原理与焊点可靠性
焊接原理与焊点强度
焊接原理與銲點強度Soldering Basics and Joint Strength銲墊為銅基地者焊接後立即生成良性的Cu 6Sn 5，且還會隨焊接熱量與後續老化而長厚，不幸的是老化中更會長出惡性致命的Cu 3Sn 。
此類表面處理為：OSP 、HASL 、I-Sn 、I-Ag 等。
總體而言銅基地的銲點要比鎳基地者脆性低，可靠度也較好。
鎳基地之化鎳浸金與電鍍鎳金之金層較厚者，其焊點不但IMC 較薄且更容易形成金脆，只有在快速長出的AuSn 4游走後鎳基地才會形成Ni 3Sn 4其強度原本就不如Cu 6Sn 5。
z 焊接是一種化學反應焊錫性與銲點強度的不同The Difference of Solderability and Solder Joint Strength2有鉛與無鉛各種配方合金銲料(Solder)中，只有純錫(Sn)才會與PCB承焊的銅基地(OSP，I-Ag，I-Sn，HASL等)或鎳基地(化學鎳與電鍍鎳)，在強熱中發生擴散反應迅速生成介面性IMC而焊牢。
銲料中純錫以外的其他少量金屬，其等主要功能就是為了降低熔點(Melting Point, mp)以節省能源與減少PCB的熱傷害。
次要目的是改善銲點(Solder Joint)的韌度(Toughness)與強度(Strength)，以加強互連之可靠度。
純錫的熔點高達321℃根本無法用於PCBA的焊接，必須配製成以錫為主的合金銲料才能使用。
例如加入少許銅做為兩相合金時(0.7% by wt)，不但mp降至227℃而且還呈現內外瞬間整體熔融之共熔狀態(Eutectic此字被譯為“共晶”係抄自日文並不正確)。
無鉛回焊者以SAC305為主，波焊以SCNi為主。
焊接過程與IMC (Intermetallic Compound，介面金屬共化物，介金屬)。
焊锡丝的焊接原理及具体过程
焊锡丝的焊接原理及具体过程焊锡丝是一种焊接材料，常用于电子元器件的焊接工艺中。
它的主要成分是锡，通过在被焊接部件表面加热后使其熔化，并通过表面张力作用形成焊点，从而实现焊接的目的。
那么，焊锡丝的焊接原理是什么？具体的焊接过程又是怎样的呢？焊接原理主要涉及到几个关键的物理过程，包括熔化、润湿、扩散和凝固。
首先，在焊接过程中，焊锡丝需要被加热至其熔点，使其变成液态。
这一过程可以通过电烙铁或火焰来完成。
当焊锡丝熔化后，其表面张力会使其自动聚集在焊接部件的表面上，这就是润湿过程。
润湿过程的好坏是影响焊接质量的重要因素之一。
在润湿过程中，焊锡丝和焊接部件表面之间的分子间力会起到关键作用。
如果焊锡丝能够与焊接部件表面形成良好的分子间力，那么润湿效果就会好，焊锡丝能够完全覆盖焊接部件的表面。
否则，焊锡丝只会局部润湿，无法形成连续的焊点。
因此，为了提高焊接质量，通常会在焊接前对焊接部件进行表面处理，以增加焊锡丝与焊接部件之间的分子间力。
在焊接过程中，焊锡丝会与焊接部件的金属元素发生扩散。
扩散过程会导致焊锡丝中的一部分金属元素溶解到焊接部件中，同时焊接部件的金属元素也会溶解到焊锡丝中。
这一过程有助于提高焊点的强度和稳定性，同时也有助于提高焊接部件的导电性和导热性。
焊锡丝会在焊接部件的表面逐渐冷却并凝固，形成稳定的焊点。
焊点的凝固过程需要一定的时间，因此在焊接过程中需要保持焊锡丝与焊接部件的相对位置不变，以确保焊点形成后不会受到外力的干扰。
总结一下，焊锡丝的焊接原理主要涉及到熔化、润湿、扩散和凝固等物理过程。
在焊接过程中，焊锡丝通过加热熔化后，利用表面张力在焊接部件表面形成焊点。
焊点的质量和稳定性受到润湿效果的影响，因此需要对焊接部件进行表面处理以提高润湿效果。
此外，焊点的强度和稳定性还受到扩散过程的影响，扩散过程有助于提高焊点的质量。
最后，焊接过程需要保持焊锡丝与焊接部件的相对位置不变，以确保焊点形成后不会受到外力的干扰。
简述合格焊点的特征
简述合格焊点的特征
焊接技术在工业生产中占有举足轻重的地位，焊点的质量直接关系到产品的性能和使用寿命。
本文将简述合格焊点的特征，为广大焊接工作者提供参考。
合格焊点的特征如下：
1.外观质量：合格焊点表面应光滑、均匀，无明显的焊瘤、气孔、夹渣、裂纹等缺陷。
焊缝宽度、高度应符合相关标准要求，确保焊点具有良好的力学性能。
2.尺寸精度：焊点的尺寸精度对产品的装配质量和使用性能具有重要影响。
合格焊点的尺寸应满足设计要求，焊点间距、焊点直径等参数应符合标准规定。
3.接头强度：合格焊点应具有足够的接头强度，能承受设计要求的拉伸、剪切、弯曲等载荷。
焊接接头的强度应不低于母材的强度。
4.焊接变形：焊接过程中产生的变形会影响产品的尺寸精度和外观质量。
合格焊点应尽量减小焊接变形，确保产品在生产过程中满足质量要求。
5.耐腐蚀性：焊点应具有良好的耐腐蚀性，防止因腐蚀导致焊点性能下降。
对于有特殊要求的焊接产品，焊点应进行相应的表面处理和防护措施。
6.焊接应力：焊接过程中产生的焊接应力会影响焊点的性能和寿命。
合格焊点应采取措施降低焊接应力，如采用预热、控制焊接顺序和参数等。
7.焊接质量稳定性：合格焊点应具有稳定的焊接质量，保证在不同批次、不同环境下焊接产品的性能一致。
8.检验合格：合格焊点需通过外观检查、尺寸测量、力学性能测试、无损检测等检验项目，确保焊点质量满足设计要求。
总之，合格焊点应具备良好的外观质量、尺寸精度、接头强度、耐腐蚀性、焊接应力控制、焊接质量稳定性等方面的特征。
ffc热压焊接工艺
ffc热压焊接工艺FFC热压焊接工艺FFC（Flat Flexible Cable）是一种柔性电缆，广泛应用于电子产品中的连接线路。
而FFC的焊接工艺中，热压焊接是一种常用的方法。
本文将详细介绍FFC热压焊接工艺的原理、步骤和注意事项。
一、热压焊接原理热压焊接是利用热和压力将焊接材料熔化，并在冷却过程中形成焊接连接的一种焊接方法。
在FFC热压焊接中，焊接头与导体之间的金属层在高温和高压的作用下熔化，形成稳定可靠的焊点连接。
二、热压焊接步骤1. 准备工作：将需要焊接的FFC和焊接头准备齐全，并确保焊接头表面清洁无污染。
2. 设定温度和压力：根据焊接材料的特性，设定适宜的温度和压力，以确保焊接质量。
3. 加热：将FFC和焊接头放置在热压焊接机的加热区域，加热时间根据焊接材料和厚度来确定。
4. 施加压力：加热后，使用机械手或气动装置施加适当的压力，使FFC与焊接头之间的金属层熔化并形成焊点连接。
5. 冷却：在施加压力的同时，冷却系统开始工作，快速降温，促使焊点迅速凝固和固化。
6. 检验：焊接完成后，对焊点进行质量检验，包括焊点的外观、电阻和可靠性等方面的测试。
三、热压焊接注意事项1. 温度和压力的设定应根据具体焊接材料和厚度来确定，过高或过低都会影响焊接质量。
2. 焊接头的表面应保持清洁，避免污染和氧化对焊接质量的影响。
3. 加热时间应控制在适当范围内，过长或过短都会导致焊接质量不稳定。
4. 施加压力时要均匀稳定，过大或过小的压力都会影响焊接质量。
5. 冷却过程应迅速，可以采用冷却系统来加速冷却速度，以确保焊点的凝固和固化。
6. 检验焊点质量时，要注意外观是否完整，电阻是否正常，焊点的可靠性是否达到要求。
总结：FFC热压焊接工艺是一种常用的焊接方法，通过热和压力的作用，将FFC与焊接头形成稳定可靠的焊点连接。
在实施热压焊接时，需要注意温度和压力的设定、焊接头的清洁、加热时间的控制、施加压力的均匀稳定、冷却过程的迅速以及焊点质量的检验。
焊点的质量及检查
a 与引线浸润不良图3-1-1虚焊现象 焊点的质量及检查对焊点的质量要求，应该包括电气接触良好、机械接触牢固和外表美观三个方面，保证焊点质量最关键的一点，就是必须避免虚焊。
第一节虚焊产生的原因及其危害虚焊是指焊料与被焊物表面没有形成合金结构，只是简单地依附在被焊金属的表面上，如图3-1-1所示。
虚焊主要是由待焊金属表面的氧化物和污垢造成的，它的焊点成为有接触电阻的连接状态，导致电路工作不正常，出现时好时坏的不稳定现象，噪声增加而没有规律性，给电路的调试、使用和维护带来重大隐患。
此外，也有一部分虚焊点在电路开始工作的一段较长时间内，保持接触尚好，因此不容易发现。
但在温度、湿度和振动等环境条件推选用下，接触表面逐步被氧化，接触慢慢地变得不完全起来。
虚焊点的接触电阻会引起局部发热，局部温度升咼又促使不完全接触的焊点情况进一步恶化，最终甚至使焊点脱落，电路完全不能正常工作。
这一过程有时可长达一、二年。
据统计数字表明，在电子整机产品故障中，有将近一半是由于焊接不良引起的，然而，要从一台成千上万个焊点的电子设备里找出引起故障的虚焊点来，这并不是一件容易的事。
所以，虚焊是电路可靠性的一大隐患，必须严格避免。
进行手工焊接操作的时候，尤其要加以注意。
一般来说造成虚焊的主要原因为焊锡质量差；助焊剂的还原性不良或用量不够；被焊接处表面未预先清洁好，镀锡不牢；烙铁头的温度过高或过低，表面有氧化层；焊接时间太长或太短，掌握得不好；焊接中焊锡尚未凝固时，焊接元件松动。
第二节对焊点的要求电子产品的组装其主要任务是在印制电路板上对电子元器件进行焊锡，焊点的个数从几十个到成千上万个，如果有一个焊点达不到要求，就要影响整机的质量，因此在焊接时，必须做到以下几点：1可靠的电气连接焊接是电子线路从物理上实现电气连接的主要手段。
锡焊连接不是靠压力而是靠焊接过程形成牢固连接的合金层达到电气连接的目的。
如果焊锡仅仅是堆在焊件的表面或只有少部分形成合金层，也许在最初的测试和工作中不易发现焊点存在的问题，这种焊点在短期内也能通过电流，但随着条件的改变和时间的推移，接触层氧化，脱离出现了，电路产生时通时断或者干脆不工作，而这时观察焊点外表，依然连接良好，这是电子仪器使用中最头疼的问题，也是产品制造中必须b 与印制板浸润不良十分重视的问题。
波峰焊工作原理
波峰焊工作原理波峰焊是一种常用的电子焊接方法，主要用于焊接电子元件和电路板。
它通过将电子元件插入预先布置好的孔位，然后将焊接面放置在焊锡槽中，利用热传导和电磁感应的原理实现焊接。
波峰焊设备主要由焊接台、预热区、焊锡槽、传送系统、控制系统等组成。
1. 焊接台：焊接台是波峰焊设备的主要部份，用于固定焊接面和焊接元件。
焊接台通常由耐高温材料制成，能够承受高温和电磁辐射。
2. 预热区：预热区位于焊接台的上方，用于预热焊接面和焊接元件。
预热区通常由加热器组成，可以提前将焊接面和焊接元件加热至适宜的焊接温度。
3. 焊锡槽：焊锡槽是波峰焊设备的关键部份，用于储存焊锡。
焊锡通常是一种合金，具有低熔点和良好的润湿性，能够在高温下迅速熔化。
4. 传送系统：传送系统用于将焊接面和焊接元件从预热区传送至焊锡槽，并将其从焊锡槽中取出。
传送系统通常由传送带、马达和传感器组成，能够实现自动传送和定位。
5. 控制系统：控制系统是波峰焊设备的核心部份，用于控制焊接温度、焊接时间和焊接速度等参数。
控制系统通常由温度传感器、计时器和电脑控制器组成，能够实现精确的焊接控制。
波峰焊的工作原理如下：1. 预热：在焊接开始之前，预热区的加热器会将焊接面和焊接元件加热至适宜的焊接温度。
预热的目的是为了提高焊接面和焊接元件的润湿性，使其更容易与焊锡接触。
2. 熔化：当焊接面和焊接元件达到适宜的焊接温度后，焊锡槽中的焊锡会被加热器熔化。
熔化的焊锡会形成一个波峰，即焊锡波。
3. 焊接：焊接面和焊接元件被传送系统从预热区传送至焊锡槽，并与焊锡波接触。
焊接面和焊接元件的热量会迅速传导给焊锡，使其熔化。
同时，焊接面和焊接元件与焊锡的润湿性使其能够与焊锡形成坚固的焊点。
4. 冷却：焊接完成后，焊接面和焊接元件会被传送系统从焊锡槽中取出，并在冷却区进行冷却。
冷却的目的是为了使焊点固化，确保焊接的可靠性。
波峰焊具有以下优点：1. 高效性：波峰焊能够实现自动化生产，大大提高了焊接效率。
点焊焊点工艺要求
点焊焊点工艺要求
点焊焊点工艺要求：
点焊是一种常见的金属连接方法，其焊接质量直接影响着产品的稳定性和可靠性。
以下是点焊焊点工艺的主要要求：
1. 焊点尺寸：焊点的直径和高度应符合设计要求。
直径通常在2-6毫米之间，高度则根据焊接材料和工件厚度而定。
2. 焊点间距：焊点之间的间距需要根据产品的要求进行调整，以保证焊点能够均匀分布并提供足够的强度。
3. 电流和时间控制：点焊时，选定合适的焊接电流和时间是至关重要的。
过高的电流和时间可能会导致过热现象，而过低则会造成焊点质量不合格。
4. 压力控制：焊接过程中施加的压力应恰当而稳定，过高的压力可能会使焊点变形，而过低则可能会导致焊点接触不良。
5. 温度控制：焊接时需要保持合适的温度范围，以避免过热或过冷的问题。
过热可能会导致焊点熔化不均匀，而过冷则可能会导致焊点质量不合格。
6. 焊接表面处理：在进行点焊之前，工件表面需要进行适当的处理，以去除氧化层和污垢，保证焊点与工件接触良好。
7. 焊接设备维护：焊接设备需要定期保养和检修，以确保其正常工作。
定期检查电极和导电垫等零部件的磨损情况，并及时更换。
以上是点焊焊点工艺的一些基本要求，通过合理的控制和操作，可以得到稳定的焊接质量，提高产品的可靠性和使用寿命。
焊接原理与焊点可靠性
Sn-Ag-Cu无铅焊料中Ag与Sn在221℃形成 共晶板状的Ag3Sn合金
板状的Ag 3Sn较硬，当Ag含量超过3.5wt%以后（出现 过共晶成分）拉伸强度降低，容易造成疲劳寿命降低， 因此推荐使用低Ag的 Sn3Ag0.5Cu。 结论：“在共晶点附近，成分不能向金属间化合物方向偏移”
三. 焊点可靠性分析
随着温度升高和时间延长， Cu 原子渗透（溶解）到Cu6Sn5
中，局部结构转变为Cu3Sn（ε相）， Cu 含量由40%增加到66%。 当温度继续升高和时间进一步延长， Sn/Pb焊料中的Sn不断向Cu 表面扩散，在焊料一侧只留下Pb，形成富Pb层。 Cu6Sn5和富Pb层 之间的界面结合力非常脆弱，当受到温度、振动等冲击，就会在焊
在经过助焊剂净化的金属表面上进行浸润、发生扩散、
溶解、冶金结合，在焊料和被焊接金属表面之间生成金
属间结合层（焊缝），冷却后使焊料凝固，形成焊点。
焊点的抗拉强度与金属间结合层的结构和厚度有关。
锡焊过程——焊接过程是焊接金属表面、助焊剂、 熔融焊料和空气等之间相互作用的复杂过程
物理学——润湿、黏度、毛细管现象、热传导、扩散、溶解 化学——助焊剂分解、氧化、还原、电极电位
配比（W%） Sn Pb 表面张力(N/cm) 粘度（mPa•s)
20
30 50 63
80
70 50 37
4.67×10-3
4.7×10-3 4.76×10-3 4.9×10-3
2.72
2.45 2.19 1.97
80
20
5.14×10-3
1.92
焊接中降低表面张力和黏度的措施
①提高温度——升温可以降低黏度和表面张力的作用。 分子运动 升高温度可以增加熔融焊料内的分子距离，减小焊料内 分子对表面分子的引力。 ②适当的金属合金比例——Sn的表面张力很大，增加Pb可以降 低表面张力。63Sn/37Pb表面张力明显减小。
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熔融焊料在金属表面也有表面张力现象。
大气 大气
液体表面分子受液体内分子的引力＞大气分子引力 液体内部分子受力合力=0
表面张力与润湿力
分子运动 熔融焊料在金属表面润湿的程度除了与液态焊料与
母材表面清洁程度有关，还与液态焊料的表面张力有关。
表面张力与润湿力的方向相反，不利于润湿。
表面张力是物质的本性，不能消除，但可以改变。
•
焊点和元件受热的热量随温度和时间的增加而增加。
•
•
金属间结合层的厚度与焊接温度和时间成正比。
例如183℃以上，但没有达到210~230℃时在Cu和Sn
之间的扩散、溶解，不能生成足够的金属间结合层。只有
在220 ℃维持2秒钟的条件下才能生成良性的结合层。但 焊接温度更高时，扩散反应率就加速，就会生成过多的恶 性金属间结合层。焊点变得脆性而多孔。 运用焊接理论正确设置温度期曲线 才能获得最好焊点质量。
η 粘 度 表 mn/m 面 张 540 力 520 500 480 10 20 30 40 50 Pb含量%
T（℃）
温度对黏度的影响
250℃时Pb含量与表面张力的关系
③增加活性剂——能有效地降低焊料的表面张力，还
可以去掉焊料的表面氧化层。
④改善焊接环境——采用氮气保护焊接可以减少高温
氧化。提高润湿性
焊接方法（钎焊技术）
• • • • 手工烙铁焊接 浸焊 波峰焊 再流焊
软钎焊
• 焊接学中，把焊接温度低于450℃的焊 接称为软钎焊，所用焊料为软钎焊料。
软钎焊特点
• 钎料熔点低于焊件熔点。 • 加热到钎料熔化，润湿焊件。
• 焊接过程焊件不熔化。
• 焊接过程需要加焊剂。（清除氧化层）
• 焊接过程可逆。（解焊）
（a）Ag与Sn在221℃形成锡基质相位的共晶结构和ε 金属之
间的化合相位(Ag3Sn)。
（b）Cu与Sn在227℃形成锡基质相位的共晶结构和η 金属间 的化合相位(Cu6Sn5)。 （c）Ag与Cu在779℃形成富Ag α 相和富Cu α 相共晶合金。 • 但在Sn-Ag-Cu的三种合金固化温度的测量研究中没有发现 779℃相位转变。在温度动力学上解释：更适于Ag或Cu与 Sn反应，生成Ag3Sn和Cu6Sn5 。
*厚度为0.5μm时抗拉强度最佳； *0.5~4μm时的抗拉强度可接受； *＜0.5μm时，由于金属间 合金层太薄，几乎没有强度；
*＞4μm时，由于金属间合金层
金属间合金层厚度与抗拉强度的关系 太厚，使连接处失去弹性，由于 金属间结合层的结构疏松、发脆， 也会使强度小。
金属间结合层的质量与厚度与以下因素有关：
润湿角θ
θ=焊料和母材之间的界面 与焊料表面切线之间的夹角
焊点的最佳润湿角 Cu----Pb/Sn 15~45 ° 当θ=0°时，完全润湿；当θ=180°时，完全不润湿；
润湿条件
（a）液态焊料与母材之间有良好的亲和力，能互相溶解。 分子运动 互溶程度取决于：原子半径和晶体类型。因此润湿是 物质固有的性质。 （b）液态焊料与母材表面清洁，无氧化层和其它污染物。 清洁的表面使焊料与母材原子紧密接近，产生引力， 称为润湿力。 当焊料与被焊金属之间有氧化层和其它污染物时，妨 碍金属原子自由接近，不能产生润湿作用。这是形成虚焊 的原因之一。
表面扩散、晶内扩散、晶界扩散、选择扩散示意图 熔融Sn/Pb焊料侧
表面扩散 分割晶粒扩散 向晶粒内扩散
Sn
选择扩散
Pb
晶粒
Cu表面
（3）溶解
• 母材表面的Cu分子被熔融焊料融蚀
（4）冶金结合，形成结合层（金属间扩散、溶解的结果）
金属间结合层
Cu3Sn和Cu6Sn5
以63Sn/37Pb焊料为例， 共晶点为183℃
表面张力
表面张力——在不同相共同存在的体系中，由于 分子运动 相界面分子与体相内分子之间作用力不同，导致相 界面总是趋于最小的现象。 由于液体内部分子受到四周分子的作用力是对 称的，作用彼此抵消，合力=0。但是液体表面分子 受到液体内分子的引力大于大气分子对它的引力， 因此液体表面都有自动缩成最小的趋势。
配比（W%） Sn Pb 表面张力(N/cm) 粘度（mPa•s)
20
30 50 63
80
70 50 37
4.67×10-3
4.7×10-3 4.76×10-3 4.9×10-3
2.72
2.45 2.19 1.97
80
20
5.14×10-3
1.92
焊接中降低表面张力和黏度的措施
①提高温度——升温可以降低黏度和表面张力的作用。 分子运动 升高温度可以增加熔融焊料内的分子距离，减小焊料内 分子对表面分子的引力。 ②适当的金属合金比例——Sn的表面张力很大，增加Pb可以降 低表面张力。63Sn/37Pb表面张力明显减小。
Sn-Ag-Cu无铅焊料中Ag与Sn在221℃形成 共晶板状的Ag3Sn合金
板状的Ag 3Sn较硬，当Ag含量超过3.5wt%以后（出现 过共晶成分）拉伸强度降低，容易造成疲劳寿命降低， 因此推荐使用低Ag的 Sn3Ag0.5Cu。 结论：“在共晶点附近，成分不能向金属间化合物方向偏移”
三. 焊点可靠性分析
（2）扩散
金属原子以结晶排列，原子间作 用力平衡，保持晶格的形状和稳定。
当金属与金属接触时，界面上晶 格紊乱导致部分原子从一个晶格点阵 移动到另一个晶格点阵。
四种扩散形式：表面扩散；晶内扩散；晶界扩散；选择扩散。
扩散条件：相互距离（金属表面清洁，无氧化层和其它杂质， 两块金属原子间才会发生引力）
温度（在一定温度下金属分子才具有动能）
焊接原理与焊点可靠性分析
内容
一. 概述
二. 锡焊机理
三.焊点可靠性分析
四. 焊接质量
五. 焊接质量控制方法
六.锡铅焊料特性
一. 概述
熔焊 焊接种类 压焊 钎焊
熔焊
压焊
钎焊
超声压焊 金丝球焊 激光焊
电子装配的核心——连接技术：焊接技术
焊接技术的重要性 ——焊点是元器件与印制电路 板电气连接和机械连接的连接点。焊点的结构和强 度就决定了电子产品的性能和可靠性。
随着温度升高和时间延长， Cu 原子渗透（溶解）到Cu6Sn5
中，局部结构转变为Cu3Sn（ε相）， Cu 含量由40%增加到66%。 当温度继续升高和时间进一步延长， Sn/Pb焊料中的Sn不断向Cu 表面扩散，在焊料一侧只留下Pb，形成富Pb层。 Cu6Sn5和富Pb层 之间的界面结合力非常脆弱，当受到温度、振动等冲击，就会在焊
表面张力在焊接中的作用
分子运动 再流焊——当焊膏达到熔融温度时，在平衡的表面张
力的作用下，会产生自定位效应（self alignment）。表
面张力使再流焊工艺对贴装精度要求比较宽松，比较容易
实现高度自动化与高速度。同时也正因为“再流动”及
“自定位效应”的特点，再流焊工艺对焊盘设计、元器件 标准化有更严格的要求。如果表面张力不平衡，焊接后会 出现元件位置偏移、吊桥、桥接等焊接缺陷。
良性，强 度高 恶性，强 度差，脆 性
白色 焊料润湿 Sn与Cu 到Cu时 之间的界 立即生成 面
温度高、 焊接时间 长引起
Cu与 灰色 Cu6Sn5之 间
骨针状
Cu Cu3Sn Cu6Sn5 富Pb层 Sn/Pb
金属间合金层厚度与抗拉强度的关系
金属间合金层厚度（μm）
拉伸力 （千lbl/in2）
Sn-Ag-Cu三元系焊料金相图
（3）与焊料量有关
四. 焊接质量
合格的焊点
焊接缺陷（IPC标准）
IPC标准（分三级）
IPC焊点检验标准举例
SOP、QFP焊点检验标准 • • •
•
可接受二级 F=T/2+G
• 何况有铅焊接时Pb是不扩散的， Pb在焊缝中只起到填
充作用。另外，无铅焊料中Sn的含量达到95%以上。
金属间结合层的主要成分还是Cu6Sn5和Cu3Sn 。
• 当然也不能忽视次要元素也会产生一定的作用。
Sn-Ag-Cu系统中
Sn与次要元素Ag和Cu之间的冶金反应
• 在Sn-Ag-Cu三个元素之间有三种可能的二元共晶反应：
松香酸和Cu2O反应生成松香酸铜。松香酸在常温下
和300℃以上不能和Cu2O起反应。 （2）溶融盐去除氧化膜——一般采用氯离子Cl-或氟离 子F- ，使氧化膜生成氯化物或氟化物。 （3）母材被熔融——活性强的助焊剂容易熔融母材。
（4）助焊剂中的金属盐与母材进行置换反应。
2. 助焊剂与焊料的反应 （1）助焊剂中活性剂在加热时能释放出的HCl与SnO
在经过助焊剂净化的金属表面上进行浸润、发生扩散、
溶解、冶金结合，在焊料和被焊接金属表面之间生成金
属间结合层（焊缝），冷却后使焊料凝固，形成焊点。
焊点的抗拉强度与金属间结合层的结构和厚度有关。
锡焊过程——焊接过程是焊接金属表面、助焊剂、 熔融焊料和空气等之间相互作用的复杂过程
物理学——润湿、黏度、毛细管现象、热传导、扩散、溶解 化学——助焊剂分解、氧化、还原、电极电位
（2）焊接材料的质量
最佳焊接 温度线
液态 • • • 固态 • • • • ①A-B-C线——液相线 ②A-D、C-E线——固相线 ③D-F、E-G线——溶解度曲线 ④D-B-E线——共晶点 ⑤L区——液体状态 ⑥L+、L+区——二相混合状态 ⑦ +区——凝固状态
Sn-Pb系焊料金相图
有铅、无铅都应选择共晶或近共晶焊料合金
焊接后（210-230℃）
金属间结合层 Cu3Sn和Cu6Sn5
生成金属间结合层：
Cu6Sn5和Cu3Sn
放大1,000倍的QFP引脚焊点横截面图
关于无铅焊接原理