氩气回流无铅焊点的显微组织与性能研究

• 作 者: 李婷
• 出 处: 上海交通大学
• 发表日期: 2015年期
• 关键词: 无铅焊料 回流焊 氩气保护 显微组织 可靠性

随着人们环保意识的加强,无铅化技术的应用已成为一种必然的趋势。Sn-Ag-Cu焊料合金体系以其优异的综合性能,作为锡铅焊料的替代材料已被广泛应用。在无铅焊接中,使用保护气氛可以适当降低焊接温度,改善无铅焊料的润湿性,有助于提高焊点质量。氩气是空气中含量最多的一种稀有气体,有关氩气在无铅焊接方面应用的研究报道相对较少。本文主要研究了氩气保护对回流焊后无铅焊点的外观质量、显微组织以及可靠性的影响。重点研究了回流工艺参数如回流气氛、回流峰值温度和PCB焊盘表面镀层类型对无铅焊料的润湿性、无铅焊点的外观质量以及微观组织的影响,并对无铅焊点在热循环测试和湿热测试下的可靠性进行了研究。实验结果表明,保护气氛对SAC305和SAC0307焊料在焊盘上形成的焊点质量的影响是显著的。与空气中相比,氩气回流焊点的整体外观质量较好。氩气保护可以提高焊料的润湿能力,氩气回流焊点的平均铺展面积更大且焊点的平均爬锡高度普遍更高。回流温度也会影响焊点的质量,回流峰值温度较高时形成的焊点质量均比回流峰值温度较低时要好。使用氩气可以适当降低焊接温度,在氩气保护下,即使峰值温度降低10°C也能达到相同甚至更好的润湿效果。回流气氛是影响焊点内部空洞率的一个重要因素。氩气回流可以明显降低焊点内部的空洞率。热循环试验、湿热试验都严重降低了无铅焊点的可靠性。研究发现,氩气回流无铅焊点在热循环试验后焊点内部出现裂纹和空洞的概率明显比空气中的低,氩气的使用有利于降低其出现的概率;湿热试验后氩气回流焊点表面生长的锡须密度小于空气回流焊点锡须密度,氩气的使用有利于抑制锡须的生长。