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目前,我国高可靠电子产品普遍存在有铅和无铅元器件混装焊接的现象,即:采用有
铅焊料焊接有铅和无铅元器件的混装工艺,简称“混装焊接”。
一、混装焊接机理
采用有铅焊料焊接有铅和无铅元器件的混装焊接中有两种情况:
①有铅焊料与有铅元件焊接。其焊接过程、焊接机理与Sn-37Pb焊接是完全相同的,金属间结合层(IMC)的主要成分是Cu6Sn5和Cu3Sn。相容性很好。
②有铅焊料与无铅元件焊接。其焊接机理与Sn-37Pb焊接是基本相同的。但由于无铅元件焊端镀层非常复杂,除了镀Sn、Sn-Ag-Cu、Ni-Au、Ni-Pd-Au外,还有Sn-Cu、Sn-Bi等合金层,Sn-Pb焊料与不同金属焊接时可能发生不相容的情况,影响可靠性。
二、混装焊接的主要特点及可能发生相容性问题
混装焊接是采用传统的Sn-37Pb焊料,SMT时被焊接的元件既有有铅元件又有无铅元件。有铅焊料焊接无铅元器件时,Sn-Pb焊料的熔点183℃,无铅元件焊端镀层Sn熔点为232℃,无铅BGA焊球Sn-Ag-Cu熔点217℃,复杂的pcba组装板焊接温度可能还要高一些;有铅料焊接有铅元器件时,虽然材料和熔点温度都是相容的,但由于SMT回流焊焊接温度提高了。高温可能损坏有铅元器件和PCB基板。
有铅、无铅混装焊接可能发生相容性问题如下所述。
1、镀Sn元件的Sn须向题。
2、高温可能损坏元器件封装体及内部连接。
3、高温对潮湿敏元件的不利影响。
4、高温可能损坏PCB。
5、Sn-Pb焊料合金与无铅元件焊端镀层(Sn-Bi元件)不相容。
6、Sn-Pb焊料合金与无铅PBGA、CSP焊球合金不相容。
7、各种工艺之间的不相容性。
8、各种助焊剂之间的不相容性。
根据以上分析,要求混装焊接的产品从设计开始就要考虑到混装的相容性和可靠性,并把工艺做得更细致一些。
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