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焊錫絲焊點(diǎn)形成過程與影響因素

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??? 要做好失效分析，必須首先搞清楚互連焊錫絲焊點(diǎn)的形成過程與機(jī)理同時(shí)還必須將焊錫絲焊點(diǎn)的失效模式或者故障模式與影響因素聯(lián)系起來。

??? 簡(jiǎn)單說來，焊錫絲焊點(diǎn)的生產(chǎn)包括焊料的潤(rùn)濕過程、焊料與被焊面之間的選擇性擴(kuò)散以及金屬間化合物生產(chǎn)的合金化過程。其中最為關(guān)鍵的就是焊料對(duì)母材（被焊面）潤(rùn)濕的過程，也就是焊料原子在熱以及助焊劑的幫助下達(dá)到與母材原子相互作用的距離的過程，為接下來的一步焊料中的原子與母材中的原子相互擴(kuò)散做好準(zhǔn)備。潤(rùn)濕的好壞決定了焊點(diǎn)的根本質(zhì)量，潤(rùn)濕是否能夠形成成為焊接最關(guān)鍵的第一步，如果沒有潤(rùn)濕的發(fā)生就不會(huì)有后續(xù)的金屬簡(jiǎn)單擴(kuò)散過程，更不會(huì)有合金化。而潤(rùn)濕能否發(fā)生以及潤(rùn)濕的程度如何，其影響因素很多，比如PCB的焊盤可焊性、元器件引線腳的可焊性、焊料本身的組成、助焊劑的活性、焊料熔融的溫度等。焊盤與引線腳的可焊性好，焊料就容易潤(rùn)濕；焊料中的合金比例與雜質(zhì)含量決定了焊料的表面張力與熔點(diǎn)，表面張力且熔點(diǎn)低的話。潤(rùn)濕就容易發(fā)生；助焊劑的活性高，它對(duì)潤(rùn)濕的促進(jìn)就大；焊料的融融溫度高表面張力就小，也就有利于焊料的鋪展與浸潤(rùn)，以上各項(xiàng)反之亦然。至于擴(kuò)散過程則僅僅受到溫度與焊接時(shí)間的影響，溫度高擴(kuò)散就快，金屬化后形成的金屬件化合物就比較厚，時(shí)間長(zhǎng)也可以得到同樣的結(jié)果，但是金屬間化合物的結(jié)構(gòu)可能有所不同。同樣，第三步合金化也與時(shí)間和溫度相關(guān)，不同的時(shí)間與溫度使界面形成的金屬間化合物的種類都不同，如果界面生成過多的Cu₃Sn將使焊點(diǎn)強(qiáng)度降低，Cu₆Sn₅太厚將使焊點(diǎn)脆性增加，研究表明金屬間化合物的厚度均勻且在1—3μm最為理想。此外，焊接過后的冷卻速度的影響也非常重要，冷卻速度快金屬間化合物可能較薄且可能得到結(jié)晶細(xì)膩的廣度的焊點(diǎn)表面，但是可能導(dǎo)致過度的應(yīng)力集中；而冷卻速度過慢則可能得到灰暗且熱撕裂的焊點(diǎn)表面。因此合適的工藝條件是保證焊點(diǎn)可靠性至關(guān)重要的一環(huán)。

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