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电子元器件电极表面状态对互连焊接可靠性的影响(四)

2020.10.05

7)SnPb镀层

●SnPb合金镀层在PCB生产中可作为碱性保护层,对镀层要求是均匀、致密、半光亮。

●SnPb合金熔点比Sn、Pb均低,且孔隙率和可焊性均好。只要含Pb量达到2%~3%就可以消除Sn“晶须”问题。

●在PCB上电镀SnPb合金必须有足够的厚度,才能为其提供足够的保护和良好的可焊性。MIL-STD-27513规定,SnPb合金最小厚度为7.5μm。此规定由美国宇航局提出,并得到美国空间工业的公认。英国锡研究所提供的报告中也指出SnPb合金镀层的最薄厚度为7.5μm。

●普通SnPb合金镀层结构是薄片状的,有颗粒状暗色外观,镀层多针孔。这种镀层在加工过程中易变色而影响可焊性。经过热熔(红外热熔或热油(甘油)热熔)后,即可得到光亮致密的涂层,提高了抗腐蚀性,延长了寿命。热熔还可使SnPb合金镀层中的有机夹杂物受热逸出,可减少波峰焊接时气泡的产生。

●热熔时,Cu、Sn间会生成一层薄的金属间化合物,这是润湿所必需的,但其量必须合适,才能确保良好的润湿性,如果量大反而有害。温度越高,时间越长,越有利于金属间化合物的生长,耗Sn就越多,这样就可能造成靠近金属间化合物的钎料层附近出现富铅相,导致半润湿。

8)SnZn镀层Sn、Zn都广泛用于钢铁的防腐蚀上,但它们的防腐蚀机理不一样。Sn是比钢铁更贵的金属,故它是一种阴极镀层,钢铁只有通过Sn镀层的孔隙才能形成腐蚀微电池,故锈蚀出现在孔隙处。Zn是比钢铁更贱的金属,它是通过自身的阳极腐蚀来保护钢铁的。SnZn合金镀层兼备了Sn、Zn两金属的优点,而弥补了它们的缺点。该合金镀层不仅具有很高的耐腐蚀性(75%Sn/25%Zn),可焊性很好(10%Sn/90%Zn),而且不会形成“晶须”。

镀层为银白色,具有镜面光泽,成本低,在电子产品中可用于代替Ag镀层。

9)镀SnCe合金镀锡层有生长晶须的危险,其倾向随Sn浓度的提高、内应力的增加而增加。Sn还有结构变异,低温产生锡瘟。Sn与Cu有互相渗透生成Cu6Sn5合金扩散层的倾向,过厚的合金层熔点高而脆,影响可焊性。SnCe合金所得到的镀层亮度高,抗蚀,改善可焊性,能细化晶粒,改善镀层。然而在镀层中还几乎测不到Ce。这种镀层能防止基体Cu与Sn的相互扩散,镀层化学稳定性好,抗氧化能力强,可焊性稳定。

10)其他无氟、无Pb的Sn基合金无Pb合金的可焊性镀层已投入生产的有Sn/Cu(Cu0.3%),用于电子引线电镀可获得光亮和半光亮镀层。几种无Pb镀层的性能比较如表3所示。表3

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