開發(fā)高性能無鉛峰料金重點在開發(fā)高性能無鉛波焊料合金時，研究人員必須評估四項主要特性：工藝良率銅浸出率、浮渣形成和熱／機(jī)械可靠性。波峰焊是電子工業(yè)中多領(lǐng)域的關(guān)鍵工序轉(zhuǎn)移使用無鉛生產(chǎn)蘊藏著一些成本素，其中之一是焊料合金的成本和性能，單單使用錫銅合就會讓用戶的合金成本增加一倍以上，而且由于其工藝率不佳，所以會造成更大的影響。與錫鉛合金相比前用的錫／銀／銅合金將使合金成本提高三倍以上，是通常在工藝良率方面比錫銅系列好得多。許多任務(wù)廠就為這個理由而選擇了較貴的合金，因為工藝性能與企業(yè)的功和生存息息相關(guān)。這個選擇造成的兩難境況已成為開發(fā)合金系列的推動力，激勵業(yè)界開發(fā)一種既能實現(xiàn)諄工藝良如合金系列那么昂貴的型合金。選擇合金無鉛波峰焊接工藝現(xiàn)處于早期開發(fā)階段據(jù)估計目前使用無鉛合金的波峰槽不足％在開發(fā)高性能無鉛焊料合金時，研究人員必評估主要特性，以及什么材料變量會構(gòu)成這些特性(表1)。/

表影響波峰焊接工藝良率的材料變量錫／銀／銅(SAC)為波峰焊接過程提供最好的工藝率且許多用戶信SAC的良好可靠性目前是最受歡迎的波峰焊料合金系但是的含量使其單位材料成本比較高。錫／銅共晶合金的成低于SAC合，但基本銅錫合金及其改性變種的工藝率一貫比不上SAC合金。因此在研發(fā)新合金配方設(shè)計時須同時提供較低的單位材料成本，以及當(dāng)?shù)墓に嚵悸?、設(shè)備兼容性、組件與電路板兼容性和可靠。工藝性能要求研發(fā)新合金的配方時要滿足的工藝性能包括：固相線液相線溫度：層壓電路板和件受最高工作溫度所限，如果高于這溫度，電路板和組件就會損壞。該項數(shù)據(jù)表明，每個合金列在這些溫度約束范圍和工藝窗口內(nèi)的適用性；粉末合的機(jī)械特性：這包括硬度、大載荷應(yīng)力和延伸率。這些特性綜合來表明焊點的機(jī)械強(qiáng)度：潤濕速：潤濕平衡試驗通常用來測組件?？珊感圆⑶易鳛殚_發(fā)和試驗助劑的輔助工具，但是只要保持試驗變量不變，就能把潤濕驗當(dāng)作衡量合金性能的一個相對尺度：潤濕速度較快可縮短焊料的接觸時間，從而加快生產(chǎn)速度并減少電路板銅層的溶解。4.銅溶解速率：的覆層以這個速度溶入波峰焊接槽，這是無鉛工藝的個很重要的問題，特別是在使用OSP焊盤表面處的情況下更為突出。過去／接過程中，銅溶解濃度達(dá)左右，焊槽便達(dá)到了平衡點。在無鉛焊接過程中，由錫槽溫度和錫含量較高而加速銅的溶解。銅濃度上升使液溫度提高因此不得不提高錫槽溫度，才能保證溫度高于液線(以保持工藝良率)。然而，這樣又會加快銅溶解，從造成惡性循環(huán)。因此，必須適當(dāng)控制焊槽中的銅含量保工藝良率。/

工藝良率所有專業(yè)生產(chǎn)人員都道，材料成本與材料對工藝良率的影響相比幾乎算不了什，工藝良率一旦發(fā)生跳變，就會對生產(chǎn)線的盈利能力造成常嚴(yán)重的影響，合約式的電子制造商(CEM)此感受尤深。表濕潤平試驗結(jié)果表銅溶解速率在波峰焊接過程中，接缺陷數(shù)量與助焊劑、合金、合金純度、PCB／組表面處理、PCB設(shè)計布局及環(huán)境和工藝設(shè)置之間存在原有的在關(guān)聯(lián)。在向無鉛波峰焊過渡的過程中，我們正在轉(zhuǎn)向一逐漸縮小的工藝窗口，因此，工藝技術(shù)人員的重要任務(wù)一是擴(kuò)展工藝窗口，使工藝過程能夠獲得令人滿意的結(jié)果(輸出)同時最大限度地減小成本的響輸入。如上所述金的某主要特性對波峰焊接效果有著顯著的影響。潤濕速度較和流動性較差，可能轉(zhuǎn)化成漏焊或局部潤濕缺陷的增多。焊在在線測試(ICT)或功能證測試/

(FVT)可能未被發(fā)現(xiàn)，因為引線末端焊盤之可能存在斷續(xù)的電接觸。錫橋會對電路的功能造成恒久的影響過用人工或自動檢驗方法都能容易檢測出來。在目前大部分無鉛制造工藝中都發(fā)現(xiàn)了錫橋缺增加，而且主要是由于合金表面張力較大，造成焊點回流良。這兩種嚴(yán)重缺陷(橋和漏焊的自然補(bǔ)救方法是減焊接傳輸速度和提高錫槽和預(yù)熱溫度。減慢傳輸速度確增加合金潤濕焊點的機(jī)會，卻減慢了生產(chǎn)速度并會增加軟頂面組件的可能性，因此這樣做有可能損壞焊點。提高錫槽溫度顯然會加合金的流動性而改進(jìn)回流和減少錫橋。但是這種法也有缺點：增加層壓電路板和組件受損與二次回流的機(jī)，并提高銅溶解率和浮渣形成速率。合金浮渣對波峰焊接程的經(jīng)濟(jì)性造成很大的影響，雖說重要性比不上工藝良率但是增加合金成本使浮渣問題變得比以前更為重要，因此設(shè)法減小成渣率成為每個工程師注意的焦點。合金配方設(shè)計將影響金的固有成渣率(drossing)個易變因素影響成渣率溫度、攪動、周圍空氣、合金純度、合金調(diào)制和浮渣還原。就合金純度而言，鋁鋅和鎘含量高到會造成多的浮渣。未經(jīng)攙雜純凈原材料多半含有過量的懸浮氧化物，在合金熔融過程通過多級化學(xué)處理對合金加以調(diào)制，可以去除這些懸浮氧物。成渣形式也很重要，許多合金生成的浮渣飽含金屬，種情況并不理想，因為在焊槽除渣過程中浮渣把有用的金都除去了?，F(xiàn)時市面上有各種各樣的浮渣還原劑至左右的量添加于峰焊料合金，可以使浮渣奇跡般地成千粉，這樣，除渣時便能夠避免把有用的合金帶出去。濕速度是波峰焊的一個重要因素，許多研究表明，在以排氧氣的方式減小成渣率的同時，局部氣體惰性化可以大大加潤濕速度，這個選擇方案可以代替提高錫槽溫度。/

使用可靠性無鉛組裝渡引發(fā)了無鉛合金焊點在使用中是否可靠的問題望在量和可靠性上保持良好的聲譽(yù)的OEM來說，這種擔(dān)心是合的。在這個項目下，試驗分兩個階段進(jìn)行，第一是評估焊的強(qiáng)度，比如用力把組件從電路板上拉下來并測量拉斷所要的力量。第二是進(jìn)行熱循環(huán)加速壽命試驗根據(jù)的終用途采用不同的循環(huán)曲線溫度從某些消費電子品可接受的0至80至使用在惡劣環(huán)境(如機(jī)或引擎罩下的電子設(shè)備要求的-40至165，變化范圍不等。為新金選擇的熱循環(huán)曲線介于上述條件之間40至125℃，變化斜率2／min，且在上下限溫度各保溫10分鐘．表浮渣試結(jié)果表工藝良實驗結(jié)果試驗電路板是從工藝率實驗中選擇的，它們由帶有Cu焊表面處理的路板組成。被檢測的組件全是表面貼裝片式電阻，擇它們而非組件的因是：設(shè)/

想片式電阻焊點的抗強(qiáng)度大于件上的鷗翼形引線。每塊電路板上共有1200流的鏈串接組件，每串，共形成24個路。試驗設(shè)計和結(jié)果上表2至5是四款合金系統(tǒng)Sn99.3／Cu0.7、改性／Cu／以及Sacx0307進(jìn)行的研究，評估無鉛焊接工的四個主要特性：工藝良率、銅浸出率、浮渣形成和熱／械可靠性。波峰焊實驗使用了測電路板專門設(shè)計較雜，以區(qū)分不同加工條件下的差三助焊劑(包括水基醇基配方和兩種電路板表面處0SP浸銀處理)。試驗電路板是從工藝率實驗中選擇的，它們由帶有焊表面處理的路板組成。被檢測的組件全是表面貼裝片式電阻，擇它們而非組的原因是：設(shè)想片式電阻焊點的抗強(qiáng)度大于組件上的鷗翼形引線。每塊電路板上共l200只一流的鏈接組件，每串只，共形成電路。表5實驗果按缺陷發(fā)生率最低到最高的次序排列，"缺陷總數(shù)塊板的缺陷總數(shù)"相對％一列表示與最佳性能組合之差的百分比。驗板在設(shè)計上考慮到了區(qū)分不同的配置而且在這個方面很效。根據(jù)結(jié)果數(shù)據(jù)可得出如下論點：1.研合金VaculoySACK0307性優(yōu)于改性／Cu0.7(SnNi)和標(biāo)準(zhǔn)Sn99.3／合金。就缺陷數(shù)而論SACx0307EF4l02助焊劑和ImAg路板涂覆劑組合排名第二，缺陷總數(shù)僅比佳組合EF4102焊劑和ImAg路板涂覆劑多表現(xiàn)最好的Sn金是改性Sn99.3／Cu0.7(Sn／Cu／Ni)，但是它與EF4102助焊劑和ImAg表處理組合實驗時，缺陷總數(shù)比最佳組合高出61％。改性／／／于標(biāo)準(zhǔn)／。簡言之工藝良率價中發(fā)合金／Vaculoy/

SACX0307幾乎可與合金媲美。結(jié)語無鉛波峰焊已經(jīng)發(fā)展兩個主要的合金體系：／／Cu(錫／銀／銅)體(通常含銀量達(dá)至％)和基于Sn／Cu(錫銅)晶體系。如果按照用戶的值方程式來衡量，二者都存在固有的缺陷含銀至4％Sn／／Cu系提供良好的可靠生和工藝良率，但原材料的本昂貴。作為替代品的Sn／Cu共晶體系及其改性合金／CuNi)的原材料本楚低，但其工藝良率和焊接可靠存在問題。為了克服現(xiàn)有焊料體系的缺點，確信電子開發(fā)新型焊料合金。SACX0307波峰焊料合金的性能與相，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于0.7合金系且原材料成本低于SAC305主要量度標(biāo)準(zhǔn)：潤濕速高于／Cu0.7合金系，使之在上述試和后來進(jìn)行的現(xiàn)場試中表現(xiàn)出很好的焊接效果。銅溶解率低于Sn99.3／合系和SAC305工藝良與相上下，勝過Sn99.3／Cu0.7合金系。浮渣率其它無鉛合金相當(dāng)。焊點機(jī)強(qiáng)度高于／Cu0.7金系和?？煽啃酝赟n99.3／CuO.7金系和試驗仍在進(jìn)行之中。試驗結(jié)果說明SACX0307無鉛金將提供較低的總生產(chǎn)成本，因此能夠滿足鉛焊接工藝的市場需要。對于許多電子裝配廠來說向鉛焊接工藝