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回流焊无铅与锡铅合金性能的差异

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当前在回流焊接工艺中,已经逐渐升级到无铅回流焊机器了。由于无铅合金与锡铅合金性能的差异,焊接效果也是有所区别的。线面我们就来比较一下这2种不同材料焊接性能的差异和特点。

锡铅合金 (Sn - 37Pb)熔点是 183 ℃,无铅焊料;Sn - 3. 5Ag- 0. 9Cu熔点为 217. 2 ℃,两种材料熔点相差近 30 ℃,焊接材料熔点的升高 ,导致对元器件、印制板、加工设备中其他材料的耐温等级相应提高,而某些材料随温度升高后其机械性能会急剧下降。

锡铅合金 (Sn - 37Pb)的热导率高于无铅焊料合金 ,合金材料的热导率和电导率密切相关 ,热导率低的合金对热的传播不利 ,因此通常希望焊料合金具有较高的导热率 ,以满足焊接加热时或电子产品应用中的传热或散热要求。而且热导率一般会随温度的升高而下降 ,因此锡铅合金更适于较高温度下工作。

合金的晶体结构和熔点是决定热膨胀系数(CTE)的主要因素 ,锡铅合金 (Sn - 37Pb)和无铅焊料 Sn - 3. 5Ag的热膨胀系数 (CTE)分别为 25和30,而 Cu的热膨胀系数 (CTE)为 17,因此 ,无铅焊料 Sn - 3. 5Ag与 Cu的热膨胀系数的差要比锡铅合金 (Sn - 37Pb)与 Cu之间的大 ,而电子装联工艺中焊料合金应与被焊基材、镀层、元器件等整个被焊组件各部分的热膨胀系数应尽量匹配 ,如果 CTE相差太大 ,就有可能在焊接过程或产品服役的过程中 ,在焊接界面产生较大的热应力 ,从而降低焊点的可靠性和服役寿命。

液态合金的表面张力是一项重要的焊接指标,在焊接过程中通常希望液态焊料合金具有较低的表面张力 ,以使液态焊料具有比被焊金属表面更低的能量 ,促使焊料在被焊金属表面上的润湿、铺展以形成饱满的焊点。如果焊料不能润湿被焊金属 ,焊料就无法填充焊缝 ,并且常导致“虚焊 ”等焊接缺陷。

在空气中 250 ℃时锡铅合金 (Sn - 37Pb)的表面张力为 417 mN /m,无铅焊料 Sn - 3. 5Ag的表面张力为 431mN/m, Sn - 0. 7Cu的表面张力为 491mN/m。由此可以看出 ,无铅合金的润湿性都不如锡铅合金 ,其可焊性还有待提高。