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無鉛焊錫膏的成分及最佳合金成分比較
在無鉛錫膏的成分中，首要是由錫/銀/銅三部分組成，由銀和銅來代替本來的鉛的成分。
一、根本的特性和現(xiàn)象
在錫/銀/銅體系中，錫與次要元素(銀和銅)之間的冶金反響是決議運(yùn)用溫度、固化機(jī)制以及機(jī)械功用的首要因素。依照二元相位圖，在這三個(gè)元素之間有三種或許的二元共晶反響。銀與錫之間的一種反響在221°C構(gòu)成錫基質(zhì)相位的共晶結(jié)構(gòu)和ε金屬之間的化合相位(Ag3Sn)。銅與錫反響在227°C構(gòu)成錫基質(zhì)相位的共晶結(jié)構(gòu)和η金屬間的化合相位(Cu6Sn5)。銀也能夠與銅反響在779°C構(gòu)成富銀α相和富銅α相的共晶合金?？墒?，在現(xiàn)時(shí)的研討中1，對錫/銀/銅三重化合物固化溫度的丈量，在779°C沒有發(fā)現(xiàn)相位改動(dòng)。這表示很或許銀和銅在三重化合物中直接反響。而在溫度動(dòng)力學(xué)上更適于銀或銅與錫反響，以構(gòu)成Ag3Sn或Cu6Sn5金屬間的化合物。因而，錫/銀/銅三重反響可意料包含錫基質(zhì)相位、ε金屬之間的化合相位(Ag3Sn)和η金屬間的化合相位(Cu6Sn5)。
和雙相的錫/銀和錫/銅體系所承認(rèn)的一樣，相對較硬的Ag3Sn和Cu6Sn5 粒子在錫基質(zhì)的錫/銀/銅三重合金中，可通過建立一個(gè)長期的內(nèi)部應(yīng)力，有效地強(qiáng)化合金。這些硬粒子也可有效地阻撓疲憊裂紋的延伸。Ag3Sn和Cu6Sn5粒子的構(gòu)成可分隔較纖細(xì)的錫基質(zhì)顆粒。Ag3Sn和Cu6Sn5粒子越纖細(xì)，越能夠有效的分隔錫基質(zhì)顆粒，成果是得到全體更纖細(xì)的微安排。這有助于顆粒鴻溝的滑動(dòng)機(jī)制，因而延長了提升溫度下的疲憊壽數(shù)。
盡管銀和銅在合金規(guī)劃中的特定配方對得到合金的機(jī)械功用是關(guān)鍵的，但發(fā)現(xiàn)熔化溫度對0.5~3.0%的銅和3.0~4.7%的銀的含量改動(dòng)并不靈敏。
機(jī)械功用對銀和銅含量的相互聯(lián)系別離作如下總結(jié)2：當(dāng)銀的含量為大約3.0~3.1%時(shí)，屈從強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度兩者都隨銅的含量添加到大約1.5%，而簡直成線性的添加。超越1.5%的銅，屈從強(qiáng)度會(huì)減低，但合金的抗拉強(qiáng)度保持安穩(wěn)。全體的合金塑性對0.5~1.5%的銅是高的，然后跟著銅的進(jìn)一步添加而下降。對于銀的含量(0.5~1.7%規(guī)模的銅)，屈從強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度兩者都隨銀的含量添加到4.1%，而簡直成線性的添加，可是塑性削減。
在3.0~3.1%的銀時(shí)，疲憊壽數(shù)在1.5%的銅時(shí)到達(dá)最大。發(fā)現(xiàn)銀的含量從3.0%添加到更高的水平(達(dá)4.7%)對機(jī)械功用沒有任何的進(jìn)步。當(dāng)銅和銀兩者都配制較高時(shí)，塑性遭到危害，如96.3Sn/4.7Ag/1.7Cu。
最佳合金成分
合金95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu被認(rèn)為是最佳的。其杰出的功用是纖細(xì)的微安排構(gòu)成的成果，微安排給予高的疲憊壽數(shù)和塑性。對于0.5~0.7%銅的焊錫合金，任何高于大約3%的含銀量都將添加Ag3Sn的粒子體積分?jǐn)?shù)，然后得到更高的強(qiáng)度?？墒?，它不會(huì)再添加疲憊壽數(shù)，或許由于較大的Ag3Sn粒子構(gòu)成。在較高的含銅量(1~1.7%Cu)時(shí)，較大的Ag3Sn粒子或許或許超越較高的Ag3Sn粒子體積分?jǐn)?shù)的影響，形成疲憊壽數(shù)下降。當(dāng)銅超越1.5%(3~3.1%Ag)，Cu6Sn5粒子體積分?jǐn)?shù)也會(huì)添加?？墒?，強(qiáng)度和疲憊壽數(shù)不會(huì)隨銅而進(jìn)一步添加。在錫/銀/銅三重體系中，1.5%的銅(3~3.1%Ag)最有效地發(fā)生恰當(dāng)數(shù)量的、最纖細(xì)的微安排尺寸的Cu6Sn5粒子，然后到達(dá)最高的疲憊壽數(shù)、強(qiáng)度和塑性。
據(jù)報(bào)道，合金93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu是217°C溫度的三重共晶合金3。可是，在冷卻曲線丈量中，這種合金成分沒有觀察到精確熔化溫度。而得到一個(gè)小的溫度規(guī)模：216~217°C。
這種合金成分進(jìn)步現(xiàn)時(shí)研討中的三重合金成分最高的抗拉強(qiáng)度，但其塑性遠(yuǎn)低于63Sn/37Pb。合金95.4Sn/4.1Ag/0.5Cu比95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu的屈從強(qiáng)度低。93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu的疲憊壽數(shù)低于95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu。假如顆粒鴻溝滑動(dòng)機(jī)制首要決議共晶焊錫合金，那么95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu，而不是93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu，應(yīng)該更接近真正的共晶特性。
別的，95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu比93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu和95.4Sn/4.1Ag/0.5Cu具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。
與63Sn/37Pb比較
3.0~4.7%Ag和0.5~1.7%Cu的合金成分一般具有比63Sn/37Pb更高的抗拉強(qiáng)度。例如，95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu和93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu在強(qiáng)度和疲憊特性上比63Sn/37Pb好得多。93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu的塑性較63Sn/37Pb低，而95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu的塑性比63Sn/37Pb還高。與96.5Sn/3.5Ag比較
95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu具有216~217°C的熔化溫度(簡直共晶)，比共晶的96.5Sn/3.5Ag低大約4°C。當(dāng)與96.5Sn/3.5Ag比較根本的機(jī)械功用時(shí)，研討中的特定合金成分在強(qiáng)度和疲憊壽數(shù)上表現(xiàn)更好?？墒?，含有較高銀和銅的合金成分，如93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu的塑性比93.6Sn/4.7Ag低。
與99.3Sn/0.7Cu比較
3.0~4.7%Ag和0.5~1.5%Cu的錫/銀/銅成分合金具有較好的強(qiáng)度和疲憊特性，但塑性比99.3Sn/0.7Cu低。
引薦
錫/銀/銅體系中最佳合金成分是95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu，它具有杰出的強(qiáng)度、抗疲憊和塑性?？墒菓?yīng)該注意的是，錫/銀/銅體系能夠到達(dá)的最低熔化溫度是216~217°C，這還太高，以適于現(xiàn)時(shí)SMT結(jié)構(gòu)下的電路板運(yùn)用(低于215°C的熔化溫度被認(rèn)為是一個(gè)實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn))。
總而言之，含有0.5~1.5%Cu和3.0~3.1%Ag的錫/銀/銅體系的合金成分具有適當(dāng)好的物理和機(jī)械功用。適當(dāng)而言，95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu本錢比那些含銀量高的合金低，如93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu和95.4Sn/4.1Ag/0.5Cu。在某些情況中，較高的含銀量或許減低某些功用。
設(shè)定錫膏回流溫度曲線
正確的溫度曲線將保證高品質(zhì)的焊接錫點(diǎn)。
一、測驗(yàn)辦法
在運(yùn)用外表貼裝元件的印刷電路板(PCB)安裝中，要得到優(yōu)質(zhì)的焊點(diǎn)，一條優(yōu)化的回流溫度曲線是最重要的因素之一。溫度曲線是施加于電路安裝上的溫度對時(shí)刻的函數(shù)，當(dāng)在笛卡爾平面作圖時(shí)，回流進(jìn)程中在任何給定的時(shí)刻上，代表PCB上一個(gè)特定點(diǎn)上的溫度構(gòu)成一條曲線。幾個(gè)參數(shù)影響曲線的形狀，其中最關(guān)鍵的是傳送帶速度和每個(gè)區(qū)的溫度設(shè)定。帶速?zèng)Q議機(jī)板暴露在每個(gè)區(qū)所設(shè)定的溫度下的持續(xù)時(shí)刻，添加持續(xù)時(shí)刻能夠答應(yīng)更多時(shí)刻使電路安裝挨近該區(qū)的溫度設(shè)定。每個(gè)區(qū)所花的持續(xù)時(shí)刻總和決議總共的處理時(shí)刻。
每個(gè)區(qū)的溫度設(shè)定影響PCB的溫度上升速度，高溫在PCB與區(qū)的溫度之間發(fā)生一個(gè)較大的溫差。添加區(qū)的設(shè)定溫度答應(yīng)機(jī)板更快地到達(dá)給定溫度。因而，有必要作出一個(gè)圖形來決議PCB的溫度曲線。接下來是這個(gè)進(jìn)程的概括，用以發(fā)生和優(yōu)化圖形。
在開端作曲線進(jìn)程之前，需求下列設(shè)備和輔助東西：溫度曲線儀、熱電偶、將熱電偶附著于PCB的東西和錫膏參數(shù)表?？蓮拇蠖鄶?shù)首要的電子?xùn)|西供貨商買到溫度曲線附件東西箱，這東西箱使得作曲線便利，由于它包含全部所需的附件(除了曲線儀本身)
許多回流焊機(jī)器包含了一個(gè)板上測溫儀，甚至一些較小的、廉價(jià)的臺(tái)面式爐子。測溫儀一般分為兩類：實(shí)時(shí)測溫儀，即時(shí)傳送溫度/時(shí)刻數(shù)據(jù)和作出圖形；而另一種測溫儀采樣貯存數(shù)據(jù)，然后上載到計(jì)算機(jī)。
熱電偶有必要長度足夠，并可經(jīng)受典型的爐膛溫度。一般較小直徑的熱電偶，熱質(zhì)量小響應(yīng)快，得到的成果精確。
有幾種辦法將熱電偶附著于PCB，較好的辦法是運(yùn)用高溫焊錫如銀/錫合金，焊點(diǎn)盡量最小。
另一種可接受的辦法，快速、簡單和對大多數(shù)運(yùn)用足夠精確，少量的熱化合物(也叫熱導(dǎo)膏或熱油脂)斑點(diǎn)覆蓋住熱電偶，再用高溫膠帶(如Kapton)粘住。
還有一種辦法來附著熱電偶，就是用高溫膠，如氰基丙烯酸鹽粘合劑，此辦法一般沒有其它辦法牢靠。 附著的位置也要選擇，一般最好是將熱電偶尖附著在PCB焊盤和相應(yīng)的元件引腳或金屬端之間。
錫膏特性參數(shù)表也是必要的，其包含的信息對溫度曲線是至關(guān)重要的，如：所期望的溫度曲線持續(xù)時(shí)刻、錫膏活性溫度、合金熔點(diǎn)和所期望的回流最高溫度。
開端之前，有必要抱負(fù)的溫度曲線有個(gè)根本的知道。理論上抱負(fù)的曲線由四個(gè)部分或區(qū)間組成，前面三個(gè)區(qū)加熱、終究一個(gè)區(qū)冷卻。爐的溫區(qū)越多，越能使溫度曲線的概括到達(dá)更精確和挨近設(shè)定。大多數(shù)錫膏都能用四個(gè)根本溫區(qū)成功回流。
預(yù)熱區(qū)，也叫斜坡區(qū)，用來將PCB的溫度從周圍環(huán)境溫度提升到所須的活性溫度。在這個(gè)區(qū)，產(chǎn)品的溫度以不超越每秒2~5°C速度連續(xù)上升，溫度升得太快會(huì)引起某些缺點(diǎn)，如陶瓷電容的纖細(xì)裂紋，而溫度上升太慢，錫膏會(huì)感溫過度，沒有足夠的時(shí)刻使PCB到達(dá)活性溫度。爐的預(yù)熱區(qū)一般占整個(gè)加熱通道長度的25~33%。
焊錫膏
焊錫膏
活性區(qū)，有時(shí)叫做干燥或浸濕區(qū)，這個(gè)區(qū)一般占加熱通道的33~50%，有兩個(gè)功用，第一是，將PCB在適當(dāng)安穩(wěn)的溫度下感溫，答應(yīng)不同質(zhì)量的元件在溫度上同質(zhì)，削減它們的適當(dāng)溫差。第二個(gè)功用是，答應(yīng)助焊劑活性化，揮發(fā)性的物質(zhì)從錫膏中揮發(fā)。一般遍及的活性溫度規(guī)模是120~150°C，假如活性區(qū)的溫度設(shè)定太高，助焊劑沒有足夠的時(shí)刻活性化，溫度曲線的斜率是一個(gè)向上遞加的斜率。盡管有的錫膏制造商答應(yīng)活性化期間一些溫度的添加，可是抱負(fù)的曲線要求適當(dāng)平穩(wěn)的溫度，這樣使得PCB的溫度在活性區(qū)開端和結(jié)束時(shí)是相等的。市面上有的爐子不能維持平坦的活性溫度曲線，選擇能維持平坦的活性溫?度曲線的爐子，將進(jìn)步可焊接功用，運(yùn)用者有一個(gè)較大的處理窗口。 回流區(qū)，有時(shí)叫做峰值區(qū)或終究升溫區(qū)。這個(gè)區(qū)的作用是將PCB安裝的溫度從活性溫度進(jìn)步到所引薦的峰值溫度?；钚詼囟瓤偸潜群辖鸬娜埸c(diǎn)溫度低一點(diǎn)，而峰值溫度總是在熔點(diǎn)上。典型的峰值溫度規(guī)模是205~230°C，這個(gè)區(qū)的溫度設(shè)定太高會(huì)使其溫升斜率超越每秒2~5°C，或到達(dá)回流峰值溫度比引薦的高。這種情況或許引起PCB的過分卷曲、脫層或燒損，并危害元件的完整性。
今日，最遍及運(yùn)用的合金是Sn63/Pb37，這種份額的錫和鉛使得該合金共晶。共晶合金是在一個(gè)特定溫度下熔化的合金，非共晶合金有一個(gè)熔化的規(guī)模，而不是熔點(diǎn)，有時(shí)叫做塑性裝態(tài)。本文所述的一切比如都是指共晶錫/鉛，由于其運(yùn)用廣泛，該合金的熔點(diǎn)為183°C。
抱負(fù)的冷卻區(qū)曲線應(yīng)該是和回流區(qū)曲線成鏡像聯(lián)系。越是接近這種鏡像聯(lián)系，焊點(diǎn)到達(dá)固態(tài)的結(jié)構(gòu)越嚴(yán)密，得到焊接點(diǎn)的質(zhì)量越高，結(jié)合完整性越好。
作溫度曲線的第一個(gè)考慮參數(shù)是傳輸帶的速度設(shè)定，該設(shè)定將決議PCB在加熱?通道所花的時(shí)刻。典型的錫膏制造廠參數(shù)要求3~4分鐘的加熱曲線，用總的加熱通道長度除以總的加熱感溫時(shí)刻，即為精確的傳輸帶速度，例如，當(dāng)錫膏要求四分鐘的加熱時(shí)刻，運(yùn)用六英尺加熱通道長度，計(jì)算為：6 英尺 ÷ 4 分鐘 = 每分鐘 1.5 英尺 = 每分鐘 18 英寸。
接下來有必要決議各個(gè)區(qū)的溫度設(shè)定，重要的是要了解實(shí)際的區(qū)間溫度不一定就是該區(qū)的顯現(xiàn)溫度。顯現(xiàn)溫度只是代表區(qū)內(nèi)熱敏電偶的溫度，假如熱電偶越接近加熱源，顯現(xiàn)的溫度將相比照區(qū)間溫度較高，熱電偶越接近PCB的直接通道，顯現(xiàn)的溫度將越能反響區(qū)間溫度。正確的是向爐子制造商咨詢了解清楚顯現(xiàn)溫度和實(shí)際區(qū)間溫度的聯(lián)系。本文中將考慮的是區(qū)間溫度而不是顯現(xiàn)溫度。表一列出的是用于典型PCB安裝回流的區(qū)間溫度和溫度確認(rèn)后，有必要輸入到爐的控制器?？纯词謨陨掀渌枨笳{(diào)整的參數(shù)，這些參數(shù)包含冷卻電扇速度、強(qiáng)制空氣沖擊和惰性氣體流量。一旦一切參數(shù)輸入后，發(fā)動(dòng)機(jī)器，爐子安穩(wěn)后(即，一切實(shí)際顯現(xiàn)溫度挨近符合設(shè)定參數(shù))能夠開端作曲線。下一部將PCB放入傳送帶，觸發(fā)測溫儀開端記載數(shù)據(jù)。為了便利，有些測溫儀包含觸發(fā)功用，在一個(gè)相對低的溫度主動(dòng)發(fā)動(dòng)測溫儀，典型的這個(gè)溫度比人體溫度37°C(98.6°F)稍微高一點(diǎn)。例如，38°C(100°F)的主動(dòng)觸發(fā)器，答應(yīng)測溫儀簡直在PCB剛放入傳送帶進(jìn)入爐時(shí)開端工作，不至于熱電偶在人手上處理時(shí)發(fā)生誤觸發(fā)。
二、測驗(yàn)成果剖析
首要，有必要證明從環(huán)境溫度到回流峰值溫度的總時(shí)刻和所期望的加熱曲線居留時(shí)刻相和諧，假如太長，按份額地添加傳送帶速度，假如太短，則相反。
選擇與實(shí)際圖形形狀最相和諧的曲線。應(yīng)該考慮從左道右(流程順序)的偏差，例如，假如預(yù)熱和回流區(qū)中存在差異，首要將預(yù)熱區(qū)的差異調(diào)正確，一般最好每次調(diào)一個(gè)參數(shù)，在作進(jìn)一步調(diào)整之前運(yùn)行這個(gè)曲線設(shè)定。這是由于一個(gè)給定區(qū)的改動(dòng)也將影響隨后區(qū)的成果。我們也建議新手所作的調(diào)整起伏適當(dāng)較小一點(diǎn)。一旦在特定的爐上取得經(jīng)驗(yàn)，則會(huì)有較好的“感覺”來作多大起伏的調(diào)整。
當(dāng)終究的曲線圖盡或許的與所期望的圖形相吻合，應(yīng)該把爐的參數(shù)記載或貯存以備后用。盡管這個(gè)進(jìn)程開端很慢和費(fèi)力，但終究能夠取得嫻熟和速度，成果得到高品質(zhì)的PCB的高效率的生產(chǎn)。
無鉛焊錫膏的成分及最佳合金成分比較
在無鉛錫膏的成分中，首要是由錫/銀/銅三部分組成，由銀和銅來代替本來的鉛的成分。
一、根本的特性和現(xiàn)象
在錫/銀/銅體系中，錫與次要元素(銀和銅)之間的冶金反響是決議運(yùn)用溫度、固化機(jī)制以及機(jī)械功用的首要因素。依照二元相位圖，在這三個(gè)元素之間有三種或許的二元共晶反響。銀與錫之間的一種反響在221°C構(gòu)成錫基質(zhì)相位的共晶結(jié)構(gòu)和ε金屬之間的化合相位(Ag3Sn)。銅與錫反響在227°C構(gòu)成錫基質(zhì)相位的共晶結(jié)構(gòu)和η金屬間的化合相位(Cu6Sn5)。銀也能夠與銅反響在779°C構(gòu)成富銀α相和富銅α相的共晶合金?？墒?，在現(xiàn)時(shí)的研討中1，對錫/銀/銅三重化合物固化溫度的丈量，在779°C沒有發(fā)現(xiàn)相位改動(dòng)。這表示很或許銀和銅在三重化合物中直接反響。而在溫度動(dòng)力學(xué)上更適于銀或銅與錫反響，以構(gòu)成Ag3Sn或Cu6Sn5金屬間的化合物。因而，錫/銀/銅三重反響可意料包含錫基質(zhì)相位、ε金屬之間的化合相位(Ag3Sn)和η金屬間的化合相位(Cu6Sn5)。
和雙相的錫/銀和錫/銅體系所承認(rèn)的一樣，相對較硬的Ag3Sn和Cu6Sn5 粒子在錫基質(zhì)的錫/銀/銅三重合金中，可通過建立一個(gè)長期的內(nèi)部應(yīng)力，有效地強(qiáng)化合金。這些硬粒子也可有效地阻撓疲憊裂紋的延伸。Ag3Sn和Cu6Sn5粒子的構(gòu)成可分隔較纖細(xì)的錫基質(zhì)顆粒。Ag3Sn和Cu6Sn5粒子越纖細(xì)，越能夠有效的分隔錫基質(zhì)顆粒，成果是得到全體更纖細(xì)的微安排。這有助于顆粒鴻溝的滑動(dòng)機(jī)制，因而延長了提升溫度下的疲憊壽數(shù)。
盡管銀和銅在合金規(guī)劃中的特定配方對得到合金的機(jī)械功用是關(guān)鍵的，但發(fā)現(xiàn)熔化溫度對0.5~3.0%的銅和3.0~4.7%的銀的含量改動(dòng)并不靈敏。
機(jī)械功用對銀和銅含量的相互聯(lián)系別離作如下總結(jié)2：當(dāng)銀的含量為大約3.0~3.1%時(shí)，屈從強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度兩者都隨銅的含量添加到大約1.5%，而簡直成線性的添加。超越1.5%的銅，屈從強(qiáng)度會(huì)減低，但合金的抗拉強(qiáng)度保持安穩(wěn)。全體的合金塑性對0.5~1.5%的銅是高的，然后跟著銅的進(jìn)一步添加而下降。對于銀的含量(0.5~1.7%規(guī)模的銅)，屈從強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度兩者都隨銀的含量添加到4.1%，而簡直成線性的添加，可是塑性削減。
在3.0~3.1%的銀時(shí)，疲憊壽數(shù)在1.5%的銅時(shí)到達(dá)最大。發(fā)現(xiàn)銀的含量從3.0%添加到更高的水平(達(dá)4.7%)對機(jī)械功用沒有任何的進(jìn)步。當(dāng)銅和銀兩者都配制較高時(shí)，塑性遭到危害，如96.3Sn/4.7Ag/1.7Cu。
最佳合金成分
合金95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu被認(rèn)為是最佳的。其杰出的功用是纖細(xì)的微安排構(gòu)成的成果，微安排給予高的疲憊壽數(shù)和塑性。對于0.5~0.7%銅的焊錫合金，任何高于大約3%的含銀量都將添加Ag3Sn的粒子體積分?jǐn)?shù)，然后得到更高的強(qiáng)度?？墒?，它不會(huì)再添加疲憊壽數(shù)，或許由于較大的Ag3Sn粒子構(gòu)成。在較高的含銅量(1~1.7%Cu)時(shí)，較大的Ag3Sn粒子或許或許超越較高的Ag3Sn粒子體積分?jǐn)?shù)的影響，形成疲憊壽數(shù)下降。當(dāng)銅超越1.5%(3~3.1%Ag)，Cu6Sn5粒子體積分?jǐn)?shù)也會(huì)添加?？墒?，強(qiáng)度和疲憊壽數(shù)不會(huì)隨銅而進(jìn)一步添加。在錫/銀/銅三重體系中，1.5%的銅(3~3.1%Ag)最有效地發(fā)生恰當(dāng)數(shù)量的、最纖細(xì)的微安排尺寸的Cu6Sn5粒子，然后到達(dá)最高的疲憊壽數(shù)、強(qiáng)度和塑性。
據(jù)報(bào)道，合金93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu是217°C溫度的三重共晶合金3。可是，在冷卻曲線丈量中，這種合金成分沒有觀察到精確熔化溫度。而得到一個(gè)小的溫度規(guī)模：216~217°C。
這種合金成分進(jìn)步現(xiàn)時(shí)研討中的三重合金成分最高的抗拉強(qiáng)度，但其塑性遠(yuǎn)低于63Sn/37Pb。合金95.4Sn/4.1Ag/0.5Cu比95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu的屈從強(qiáng)度低。93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu的疲憊壽數(shù)低于95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu。假如顆粒鴻溝滑動(dòng)機(jī)制首要決議共晶焊錫合金，那么95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu，而不是93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu，應(yīng)該更接近真正的共晶特性。
別的，95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu比93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu和95.4Sn/4.1Ag/0.5Cu具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。
與63Sn/37Pb比較
3.0~4.7%Ag和0.5~1.7%Cu的合金成分一般具有比63Sn/37Pb更高的抗拉強(qiáng)度。例如，95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu和93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu在強(qiáng)度和疲憊特性上比63Sn/37Pb好得多。93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu的塑性較63Sn/37Pb低，而95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu的塑性比63Sn/37Pb還高。與96.5Sn/3.5Ag比較
95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu具有216~217°C的熔化溫度(簡直共晶)，比共晶的96.5Sn/3.5Ag低大約4°C。當(dāng)與96.5Sn/3.5Ag比較根本的機(jī)械功用時(shí)，研討中的特定合金成分在強(qiáng)度和疲憊壽數(shù)上表現(xiàn)更好?？墒?，含有較高銀和銅的合金成分，如93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu的塑性比93.6Sn/4.7Ag低。
與99.3Sn/0.7Cu比較
3.0~4.7%Ag和0.5~1.5%Cu的錫/銀/銅成分合金具有較好的強(qiáng)度和疲憊特性，但塑性比99.3Sn/0.7Cu低。
引薦
錫/銀/銅體系中最佳合金成分是95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu，它具有杰出的強(qiáng)度、抗疲憊和塑性?？墒菓?yīng)該注意的是，錫/銀/銅體系能夠到達(dá)的最低熔化溫度是216~217°C，這還太高，以適于現(xiàn)時(shí)SMT結(jié)構(gòu)下的電路板運(yùn)用(低于215°C的熔化溫度被認(rèn)為是一個(gè)實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn))。
總而言之，含有0.5~1.5%Cu和3.0~3.1%Ag的錫/銀/銅體系的合金成分具有適當(dāng)好的物理和機(jī)械功用。適當(dāng)而言，95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu本錢比那些含銀量高的合金低，如93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu和95.4Sn/4.1Ag/0.5Cu。在某些情況中，較高的含銀量或許減低某些功用。
設(shè)定錫膏回流溫度曲線
正確的溫度曲線將保證高品質(zhì)的焊接錫點(diǎn)。
一、測驗(yàn)辦法
在運(yùn)用外表貼裝元件的印刷電路板(PCB)安裝中，要得到優(yōu)質(zhì)的焊點(diǎn)，一條優(yōu)化的回流溫度曲線是最重要的因素之一。溫度曲線是施加于電路安裝上的溫度對時(shí)刻的函數(shù)，當(dāng)在笛卡爾平面作圖時(shí)，回流進(jìn)程中在任何給定的時(shí)刻上，代表PCB上一個(gè)特定點(diǎn)上的溫度構(gòu)成一條曲線。幾個(gè)參數(shù)影響曲線的形狀，其中最關(guān)鍵的是傳送帶速度和每個(gè)區(qū)的溫度設(shè)定。帶速?zèng)Q議機(jī)板暴露在每個(gè)區(qū)所設(shè)定的溫度下的持續(xù)時(shí)刻，添加持續(xù)時(shí)刻能夠答應(yīng)更多時(shí)刻使電路安裝挨近該區(qū)的溫度設(shè)定。每個(gè)區(qū)所花的持續(xù)時(shí)刻總和決議總共的處理時(shí)刻。
每個(gè)區(qū)的溫度設(shè)定影響PCB的溫度上升速度，高溫在PCB與區(qū)的溫度之間發(fā)生一個(gè)較大的溫差。添加區(qū)的設(shè)定溫度答應(yīng)機(jī)板更快地到達(dá)給定溫度。因而，有必要作出一個(gè)圖形來決議PCB的溫度曲線。接下來是這個(gè)進(jìn)程的概括，用以發(fā)生和優(yōu)化圖形。
在開端作曲線進(jìn)程之前，需求下列設(shè)備和輔助東西：溫度曲線儀、熱電偶、將熱電偶附著于PCB的東西和錫膏參數(shù)表?？蓮拇蠖鄶?shù)首要的電子?xùn)|西供貨商買到溫度曲線附件東西箱，這東西箱使得作曲線便利，由于它包含全部所需的附件(除了曲線儀本身)
許多回流焊機(jī)器包含了一個(gè)板上測溫儀，甚至一些較小的、廉價(jià)的臺(tái)面式爐子。測溫儀一般分為兩類：實(shí)時(shí)測溫儀，即時(shí)傳送溫度/時(shí)刻數(shù)據(jù)和作出圖形；而另一種測溫儀采樣貯存數(shù)據(jù)，然后上載到計(jì)算機(jī)。
熱電偶有必要長度足夠，并可經(jīng)受典型的爐膛溫度。一般較小直徑的熱電偶，熱質(zhì)量小響應(yīng)快，得到的成果精確。
有幾種辦法將熱電偶附著于PCB，較好的辦法是運(yùn)用高溫焊錫如銀/錫合金，焊點(diǎn)盡量最小。
另一種可接受的辦法，快速、簡單和對大多數(shù)運(yùn)用足夠精確，少量的熱化合物(也叫熱導(dǎo)膏或熱油脂)斑點(diǎn)覆蓋住熱電偶，再用高溫膠帶(如Kapton)粘住。
還有一種辦法來附著熱電偶，就是用高溫膠，如氰基丙烯酸鹽粘合劑，此辦法一般沒有其它辦法牢靠。 附著的位置也要選擇，一般最好是將熱電偶尖附著在PCB焊盤和相應(yīng)的元件引腳或金屬端之間。
錫膏特性參數(shù)表也是必要的，其包含的信息對溫度曲線是至關(guān)重要的，如：所期望的溫度曲線持續(xù)時(shí)刻、錫膏活性溫度、合金熔點(diǎn)和所期望的回流最高溫度。
開端之前，有必要抱負(fù)的溫度曲線有個(gè)根本的知道。理論上抱負(fù)的曲線由四個(gè)部分或區(qū)間組成，前面三個(gè)區(qū)加熱、終究一個(gè)區(qū)冷卻。爐的溫區(qū)越多，越能使溫度曲線的概括到達(dá)更精確和挨近設(shè)定。大多數(shù)錫膏都能用四個(gè)根本溫區(qū)成功回流。
預(yù)熱區(qū)，也叫斜坡區(qū)，用來將PCB的溫度從周圍環(huán)境溫度提升到所須的活性溫度。在這個(gè)區(qū)，產(chǎn)品的溫度以不超越每秒2~5°C速度連續(xù)上升，溫度升得太快會(huì)引起某些缺點(diǎn)，如陶瓷電容的纖細(xì)裂紋，而溫度上升太慢，錫膏會(huì)感溫過度，沒有足夠的時(shí)刻使PCB到達(dá)活性溫度。爐的預(yù)熱區(qū)一般占整個(gè)加熱通道長度的25~33%。
焊錫膏
焊錫膏
活性區(qū)，有時(shí)叫做干燥或浸濕區(qū)，這個(gè)區(qū)一般占加熱通道的33~50%，有兩個(gè)功用，第一是，將PCB在適當(dāng)安穩(wěn)的溫度下感溫，答應(yīng)不同質(zhì)量的元件在溫度上同質(zhì)，削減它們的適當(dāng)溫差。第二個(gè)功用是，答應(yīng)助焊劑活性化，揮發(fā)性的物質(zhì)從錫膏中揮發(fā)。一般遍及的活性溫度規(guī)模是120~150°C，假如活性區(qū)的溫度設(shè)定太高，助焊劑沒有足夠的時(shí)刻活性化，溫度曲線的斜率是一個(gè)向上遞加的斜率。盡管有的錫膏制造商答應(yīng)活性化期間一些溫度的添加，可是抱負(fù)的曲線要求適當(dāng)平穩(wěn)的溫度，這樣使得PCB的溫度在活性區(qū)開端和結(jié)束時(shí)是相等的。市面上有的爐子不能維持平坦的活性溫度曲線，選擇能維持平坦的活性溫?度曲線的爐子，將進(jìn)步可焊接功用，運(yùn)用者有一個(gè)較大的處理窗口。 回流區(qū)，有時(shí)叫做峰值區(qū)或終究升溫區(qū)。這個(gè)區(qū)的作用是將PCB安裝的溫度從活性溫度進(jìn)步到所引薦的峰值溫度?；钚詼囟瓤偸潜群辖鸬娜埸c(diǎn)溫度低一點(diǎn)，而峰值溫度總是在熔點(diǎn)上。典型的峰值溫度規(guī)模是205~230°C，這個(gè)區(qū)的溫度設(shè)定太高會(huì)使其溫升斜率超越每秒2~5°C，或到達(dá)回流峰值溫度比引薦的高。這種情況或許引起PCB的過分卷曲、脫層或燒損，并危害元件的完整性。
今日，最遍及運(yùn)用的合金是Sn63/Pb37，這種份額的錫和鉛使得該合金共晶。共晶合金是在一個(gè)特定溫度下熔化的合金，非共晶合金有一個(gè)熔化的規(guī)模，而不是熔點(diǎn)，有時(shí)叫做塑性裝態(tài)。本文所述的一切比如都是指共晶錫/鉛，由于其運(yùn)用廣泛，該合金的熔點(diǎn)為183°C。
抱負(fù)的冷卻區(qū)曲線應(yīng)該是和回流區(qū)曲線成鏡像聯(lián)系。越是接近這種鏡像聯(lián)系，焊點(diǎn)到達(dá)固態(tài)的結(jié)構(gòu)越嚴(yán)密，得到焊接點(diǎn)的質(zhì)量越高，結(jié)合完整性越好。
作溫度曲線的第一個(gè)考慮參數(shù)是傳輸帶的速度設(shè)定，該設(shè)定將決議PCB在加熱?通道所花的時(shí)刻。典型的錫膏制造廠參數(shù)要求3~4分鐘的加熱曲線，用總的加熱通道長度除以總的加熱感溫時(shí)刻，即為精確的傳輸帶速度，例如，當(dāng)錫膏要求四分鐘的加熱時(shí)刻，運(yùn)用六英尺加熱通道長度，計(jì)算為：6 英尺 ÷ 4 分鐘 = 每分鐘 1.5 英尺 = 每分鐘 18 英寸。
接下來有必要決議各個(gè)區(qū)的溫度設(shè)定，重要的是要了解實(shí)際的區(qū)間溫度不一定就是該區(qū)的顯現(xiàn)溫度。顯現(xiàn)溫度只是代表區(qū)內(nèi)熱敏電偶的溫度，假如熱電偶越接近加熱源，顯現(xiàn)的溫度將相比照區(qū)間溫度較高，熱電偶越接近PCB的直接通道，顯現(xiàn)的溫度將越能反響區(qū)間溫度。正確的是向爐子制造商咨詢了解清楚顯現(xiàn)溫度和實(shí)際區(qū)間溫度的聯(lián)系。本文中將考慮的是區(qū)間溫度而不是顯現(xiàn)溫度。表一列出的是用于典型PCB安裝回流的區(qū)間溫度和溫度確認(rèn)后，有必要輸入到爐的控制器?？纯词謨陨掀渌枨笳{(diào)整的參數(shù)，這些參數(shù)包含冷卻電扇速度、強(qiáng)制空氣沖擊和惰性氣體流量。一旦一切參數(shù)輸入后，發(fā)動(dòng)機(jī)器，爐子安穩(wěn)后(即，一切實(shí)際顯現(xiàn)溫度挨近符合設(shè)定參數(shù))能夠開端作曲線。下一部將PCB放入傳送帶，觸發(fā)測溫儀開端記載數(shù)據(jù)。為了便利，有些測溫儀包含觸發(fā)功用，在一個(gè)相對低的溫度主動(dòng)發(fā)動(dòng)測溫儀，典型的這個(gè)溫度比人體溫度37°C(98.6°F)稍微高一點(diǎn)。例如，38°C(100°F)的主動(dòng)觸發(fā)器，答應(yīng)測溫儀簡直在PCB剛放入傳送帶進(jìn)入爐時(shí)開端工作，不至于熱電偶在人手上處理時(shí)發(fā)生誤觸發(fā)。
二、測驗(yàn)成果剖析
首要，有必要證明從環(huán)境溫度到回流峰值溫度的總時(shí)刻和所期望的加熱曲線居留時(shí)刻相和諧，假如太長，按份額地添加傳送帶速度，假如太短，則相反。
選擇與實(shí)際圖形形狀最相和諧的曲線。應(yīng)該考慮從左道右(流程順序)的偏差，例如，假如預(yù)熱和回流區(qū)中存在差異，首要將預(yù)熱區(qū)的差異調(diào)正確，一般最好每次調(diào)一個(gè)參數(shù)，在作進(jìn)一步調(diào)整之前運(yùn)行這個(gè)曲線設(shè)定。這是由于一個(gè)給定區(qū)的改動(dòng)也將影響隨后區(qū)的成果。我們也建議新手所作的調(diào)整起伏適當(dāng)較小一點(diǎn)。一旦在特定的爐上取得經(jīng)驗(yàn)，則會(huì)有較好的“感覺”來作多大起伏的調(diào)整。
當(dāng)終究的曲線圖盡或許的與所期望的圖形相吻合，應(yīng)該把爐的參數(shù)記載或貯存以備后用。盡管這個(gè)進(jìn)程開端很慢和費(fèi)力，但終究能夠取得嫻熟和速度，成果得到高品質(zhì)的PCB的高效率的生產(chǎn)。
