焊接原理与焊可靠性分析【优秀完整版】.ppt

焊接原理与焊可靠性分析;一.概述

二.锡焊机理

三.焊点可靠性分析

四.焊接质量

五.焊接质量控制方法

六.影响SMT组装质量的关键工序

七.锡铅焊料特性;一.概述;电子装配的核心——连接技术：焊接技术

焊接技术的重要性——焊点是元器件与印制电路板电气连接和机械连接的连接点。焊点的结构和强度就决定了电子产品的性能和可靠性。;焊接方法（钎焊技术）;软钎焊;软钎焊特点;电子焊接——是通过熔融的焊料合金与两个被焊接金属表面之间生成金属间合金层（焊缝），从而实现两个被焊接金属之间电气与机械连接的焊接技术。;当焊料被加热到熔点以上，焊接金属表面在助焊剂的活化作用下，对金属表面的氧化层和污染物起到清洗作用，同时使金属表面获得足够的激活能。熔融的焊料在经过助焊剂净化的金属表面上进行浸润、发生扩散、溶解、冶金结合，在焊料和被焊接金属表面之间生成金属间结合层（焊缝），冷却后使焊料凝固，形成焊点。焊点的抗拉强度与金属间结合层的结构和厚度有关。;锡焊过程——焊接过程是焊接金属表面、助焊剂、熔融焊料和空气等之间相互作用的复杂过程;焊接过程中焊接金属表面（母材）、助焊剂、熔融焊料之间相互作用;;锡焊机理

;润湿角θ;分子运动;分子运动;分子运动;分子运动;影响SMT组装质量的关键工序

在Sn-Ag-Cu三个元素之间有三种可能的二元共晶反应：

另外还可以通过适当提高焊接温度来提高润湿能力.

金属间合金层厚度与抗拉强度的关系

T（℃）4801020304050Pb含量%

加热到钎料熔化，润湿焊件。

才能消除病根，才能彻底解决。

熔焊

液体内部分子受力合力=0

(产前准备、首件检验、生产过程控制)

含氧量应小于0.

（要求焊膏的合金组分尽量达到共晶或近共晶；

焊接中降低表面张力和黏度的措施

5×10-6，从室温升到183℃，体积会增大1.

液态锡铅焊料的易氧化性; ?熔融合金的粘度与表面张力是焊料的重要性能。

?优良的焊料熔融时应具有低的粘度和表面张力，以增加焊料的流动性及被焊金属之间的润湿性。

?锡铅合金的粘度和表面张力与合金的成分密切相关。;分子运动;;金属原子以结晶排列，原子间作用力平衡，保持晶格的形状和稳定。

当金属与金属接触时，界面上晶格紊乱导致部分原子从一个晶格点阵移动到另一个晶格点阵。;Pb;（3）溶解;;关于无铅焊接原理;Sn-Ag-Cu系统中

Sn与次要元素Ag和Cu之间的冶金反应;Sn-Ag-Cu无铅焊料中Ag与Sn在221℃形成

共晶板状的Ag3Sn合金;三.焊点可靠性分析;当温度达到210-230℃时，Sn向Cu表面扩散，而Pb不扩散。初期生成的Sn-Cu合金为：Cu6Sn5（η相）。其中Cu的重量百分比含量约为40%。

随着温度升高和时间延长，Cu原子渗透（溶解）到Cu6Sn5中，局部结构转变为Cu3Sn（ε相），Cu含量由40%增加到66%。当温度继续升高和时间进一步延长，Sn/Pb焊料中的Sn不断向Cu表面扩散，在焊料一侧只留下Pb，形成富Pb层。Cu6Sn5和富Pb层之间的的界面结合力非常脆弱，当受到温度、振动等冲击，就会在焊接界面处发生裂纹。;焊缝(结合层)结构示意图;焊料直接与Cu生成的合金层;Cu6Sn5与Cu3Sn两种金属间结合层比较;拉伸力

（千lbl/in2）;金属间结合层的质量与厚度与以下因素有关：;焊点和元件受热的热量随温度和时间的增加而增加。

金属间结合层的厚度与焊接温度和时间成正比。

例如183℃以上，但没有达到210~230℃时在Cu和Sn之间的扩散、溶解，不能生成足够的金属间结合层。只有在220℃维持2秒钟的条件下才能生成良性的结合层。但焊接温度更高时，扩散反应率就加速，就会生成过多的恶性金属间结合层。焊点变得脆性而多孔。;Sn-Pb系焊料金相图;Sn-Ag-Cu三元系焊料金相图;（3）与焊料量有关;合格的焊点;焊接缺陷（IPC标准）;IPC标准（分三级）;IPC焊点检验标准举例

SOP、QFP焊点检验标准;SMT质量要求;返修的潜在问题;新的质量管理理念;五.焊接质量控制方法;然后能够及时（及早）发现问题，尽量不要等到最后。在整个生产加工过程中，把错误和缺陷控制在生产工序的越前端损失越小。

(产前准备、首件检验、生产过程控制)

焊后发现了质量问题——必须返修，需要返工工时、还可能损坏元器件和印制板，损失较大。另外即使修好了，对可靠性