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1、 无铅焊锡与电镀制程一 焊接的原理 二 锡须的原理三 无铅电镀一 焊接的原理：1定义：焊接过程实际上是焊料熔化及锡和熔融的焊料之间互相熔解，最后冷却形成一个新的均匀合金的过程。 焊料熔化 熔融焊料浸润镀层，清除氧化物，降低了表面张力 锡镀层熔化 各组分互相渗透，晶格重新排列 冷凝成均匀合金2元素周期表和相似相融规则。 银（961） 强度提高 熔点提高铋 （271） 锡 （232） 铜（1083） 强度降低 熔点下降熔点提高 抗蚀提高 强度降低 熔点下降 锌（420）为何选用锡做为焊接的主要成份：A：锡的原子小，易进入其它金属晶格，形成合金。 B：锡的熔点低，焊接需要的能量少。 C：锡的导电性较
2、好，化学性质较稳定。3.无铅焊料的性能比较： 表一：已实用化的无铅焊料品种：工艺适用温度（）合金主要成份应用注意点回流焊高温系（230-260）Sn-Ag系因熔点较高，注意元器件/PCB的适应性与回流焊峰值温度的控制。中温系（215-225）Sn-Zn系Sn-8.8Zn-X注意环境是否对SMT焊点有影响（氮气保护）。焊接强度下降，脆性增加。低温系（150-160）Sn-Bi系Sn-57Bi-1Ag注意元件电极/PCB焊盘涂层中Pb的影响。焊接强度下降，脆性增加。波峰焊高温系（250-260）Sn-3.5Ag-0.7Cu系Sn-0.7Cu(Ni)注意焊接温度与时间的控制以及预热温度应到位。表二：
3、焊料合金特性：金属原子序数电阻系数/cm熔点 金属在Sn合金中的比例合金组织类型Cu291.631083Sn/0.7Cu0.7%金属间化合物Ag471.58961Sn/3.5Ag3.5%金属间化合物Zn306.0420Sn/9Zn9%置换固溶体Bi83118271Sn/58Bi58%置换固溶体SnPb508211.320.7232327Sn/10Pb10%纯金属置换固溶体4.无铅电镀制程中影响镀层可焊性的因素比较；影响因素可焊性降低的可能原因改善措施1.镀层表面状态1.表面氧化层过厚或有腐蚀。2.杂质沾污。1.采用较强的助焊剂或重镀。2.加强清洗和包装。2.镀层合金结构1.合金比例异常，熔点过
4、高。2.结晶较粗，易氧化。（雾锡）3.异种杂质共沉积，阻碍锡的自由流动。4. 存在金属间化合物。1.加镀锡提高含锡比例。2.重熔或加保护处理。3.做好镀液维护，防止杂质积累。4.降低合金元素比例。3.镀层厚度1.镀层太薄，1.加镀锡。4.环境的影响1.潮湿环境加速腐蚀和氧化1.将产品隔离保存。5.时间因素1.存放过久造成表面氧化和素材中的金属扩散到镀层中。1减少存放时间。6.素材因素1.素材含活泼金属易扩散到镀层中改变了合金比例。1.加镀镍底层，阻碍扩散。结论：为改善无铅镀层的焊接性能，需考虑以下几点：1.尽量选用非金属间化合物镀层（例如锡铋），提高含锡比例。2.提高镀镍和镀锡的厚度。（同时考
5、虑成本和装配需要）。3.尽量选用致密的镀层（亮锡），并采用适当的后处理提高抗氧化能力。4.减少存放时间，隔离空气包装产品。二 锡须的原理：1.金属的扩散和应力的释放是锡须产生的根源。 Sn(Cu.Ag.Bi等) Ni Cu(Zn)弱强Cu进入Sn层导致较软的Sn被挤出镀层，形成锡须Sn在电镀时过分密集于表面，为释放应力导致部分Sn挤出镀层。未镀Ni时Cu和Zn的扩散加强。镀Ni时Cu和Zn的扩散减弱随着时间流逝，Cu和Zn穿过Ni层进入Sn层Cu.Ag.Bi等阻碍了Sn的流动，防止了锡须的形成。结论：为减小锡须的形成，需考虑以下几点：1 选用金属间化合物镀层（例如锡铜）或其它合金镀层，避免用纯
6、锡。2. 提高镀镍和镀锡的厚度。（同时考虑成本和装配需要）。3. 选用疏松，应力较低的镀层，粗化结晶。（例如雾锡）三.无铅电镀：1.电镀的原理：+ 直流电源 - Sn阳极 Sn Sn 阴极 SnSn2+ 电镀液 Sn2+2.电镀流程简介：放料电解除油水洗水洗镀镍活化活化 选择镀金水洗水洗后处理镀锡吹烘干活化收料3.各种无铅电镀制程的比较：镀层种类亮SnAg雾SnBi亮SnCu亮纯Sn雾纯Sn镀浴种类烷基磺酸烷基磺酸烷基磺酸烷基磺酸烷基磺酸镀浴安定性差良+良好好镀浴管理难+易-难易+易+镀层均匀性差差差好好镀层置换银置换铋置换铜置换无无滚镀难-可可可可挂镀可可可可可高速电镀可可可易易阳极不溶性S
7、n /不溶SnCu/SnSnSn阳极副反应有氧化有氧化有氧化无无废水成分BOD/CODBOD/CODBOD/CODBOD/CODBOD/COD废水处理性难-难-难+易易镀浴成本高高-低+低低现有设备利用不可可可可可合金比例%96.595-98.298-99.5100100熔点221210227-300232232硬度13-2015-2515-3014-1510-12焊锡性B+ACBC焊锡强度ACBBB弯曲龟裂性A-BA-AA+锡须抑制性AB+BCB镀层抗氧化性ACB+BC总结：1.锡镀层可焊性的关键在于增加锡的流动性，并减少各种杂质的共沉积，防止氧化和腐蚀的发生。2.抑制锡须的关键在于抑制锡的流动性，并减少镀层的内应力。3. .抑制锡须的措施易导致镀层可焊性的下降，必须同时采取其它措施提高可焊性。
