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焊点强度和连接可靠性分析
——海洋仪器
1
焊点的强度、连接可靠性
与钎缝的金相组织结构、结合层的厚度有关
焊点的强度、连接可靠性主要包括两方面内容:
机械可靠性和电气化学可靠性。
评价焊点强度、连接可靠性需要进行可靠性试验
2
影响焊点强度和连接可靠性的
主要因素分析
(1)钎缝的金相组织
(2)金属间结合层的厚度
(3)焊接材料的质量
(4)焊料量
(5)PCB设计
3
(1)钎缝的金相组织
(a)固溶体钎缝组织
(b)共晶体钎缝组织
(c)金属间化合物钎缝组织
4
从扩散过程分析钎缝组织
(以63Sn/37Pb焊料与Cu表面焊接为例)
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:CuSn(η相)。其中Cu的重量百分比
65
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CuSn(ε相),Cu含量由40%增加到66%。
3
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。CuSn和富Pb层之
65
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。5
钎缝(结合层)结构示意图
熔融Sn/Pb焊料侧
Sn
Pb
Cu
富Pb层
CuSn
65
CuSn
3
Cu焊端表面
钎缝中的反应是非平衡的,几种反应常常会在钎缝中同时发
生
钎缝主要有固溶体、共晶体和金属间化合物的混合物组成
6
焊料直接与Cu生成的结合层
红色的箭指示的是CuSn
3
7
CuSn与CuSn两种金属间化合物比较
653
名分子形成位置颜结晶
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