对于被动的企业来说,我们应该做的,就是去学习和了解将被采用材料的特性了。接下来,众焱电子小编将接着《被smt贴片打样厂商看好的数种合金的特性》一文中的内容继续讲解分析。
3、SnCu
目前市场上有好些供应商提供SnCu合金,主要是被推荐使用在波峰焊接中的Sn0.7Cu。这合金被推荐的主要原因是成本因素。由于波峰焊接的成本主要来自焊料本身,所以Sn0.7Cu的采用的确可以较明显的影响成本。美国NEMI机构也推荐Sn0.7Cu。
另一方面,Sn0.7Cu的可靠性相对Sn37Pb来说低了很多,加上其熔点温度高(227℃),所以不被推荐使用在smt回流焊接上。这里应该注意的一点,是对于混装技术的选择。Sn0.7Cu可以被波峰焊接技术所接受,是优于考虑到通孔焊点的结构。但在混装技术中,PCBA上可能有很多属于表面焊接的SMD,这些焊点没有通孔结构来加强其抗拉和抗屈强度,所以可能是个可靠性的潜在问题。企业应该给于研究注意。
在润湿性上,Sn0.7Cu不如Sn37Pb,但强于SAC和SnAg合金。不过其波峰焊接工艺性相对传统的SnPb还是较难的。关键问题在于通孔的润湿填充,以及连锡桥接故障。另外,焊料中Cu含量的增加对熔点温度影响很大,大约2%的Cu就会将熔点温度提升到250℃。这告诉我们经常要监控锡槽中Cu的含量,锡槽中的SnCu会在使用中不断溶蚀PCB上的铜而造成熔点温度上升。这变化可能影响到要求较高的焊接工艺。
4、SnSb
属于高温焊料,熔点在235-243℃。和SnAg一样也有一定的使用经验。所以应该在其原有范围内还会被继续使用。目前配方种类不多,几乎只采用Sn5Sb的配方。它的抗拉强度不如Sn37Pb,但塑性应变很好,所以整体的疲劳寿命还优于Sn37Pb约1.4倍。
Sn5Sb的润湿性不如SnPb,但业界测试结果认为可以接受。另外的一个问题,是Sb本身也算是有毒金属,毒性只在Pb和Ag之后。但由于其出现不是为了环保,而是以往在高温焊接需求下形成的,所以目前对它没有什么进行改善研究或做出必行被取代的决策。在RoHS法令下,Sb也不是6种被禁物之一。
5、SnBi和SnAgCuBi
这含铋的合金很受到日本厂家的欢迎。二元合金的Sn58Bi是个常被使用在低温焊接需求的材料。铋的使用可以降低熔点温度(是无铅技术中的一个研究重点),减少表面张力(所以有较好的润湿性)。在SnPb的研究中,人们已经发现了是用铋能够强化焊点的寿命。例如加入2%铋的Sn37Pb2Bi,其寿命就比Sn37Pb长出60%左右。所以铋在无铅技术中是被重视的金属之一。但铋也带来其他的问题,包括其成分对合金机械特性的影响变化较大,容易有‘铅’污染问题,以及自然供应不多和成本较高等问题。
Ag的加入可以解决部分的特性不稳定的问题。所以后来使用铋的三或四元合金较受到欢迎。市场上含铋的标准焊料中,二元合金的只有Sn58Bi,而三和四元合金的焊料却有十数种。
SnAgCuBi合金受到欢迎的原因,一是其低温特性,例如Sn3.5Ag1Cu3Bi的熔点只有208-213℃。是可以在不更换现有炉子和工艺上进行焊接的。其二是其综合工艺性,在众多合金的评估中,是最接近SnPb的。也就是说,在smt贴片打样或加工工艺上最容易处理(这是它很受日本工业界看好的原因)。在可靠性上,其抗拉、抗屈、和塑性应变的特性都比Sn37Pb来得好,疲劳寿命也可能高出Sn37Pb一倍以上(Sn3.1Ag0.5Cu3.1Bi)。
美中不足的是,SnAgCuBi合金也具有好些弱点。一是它的熔化胶粘温度范围较大(可能高达45℃),所以在波峰焊接中很容易造成lifted Pad的故障问题。而在回流焊接中则可能较难控制气孔的问题。第二个问题铋容易有‘铅污染’现象而影响焊点寿命。这在进入无铅的过渡期间,是企业们相当担心的问题之一。其三是铋的成本较高。
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