在巨一焊材的焊錫條焊接過程中,錫條的變化是一個從固態(tài)到液態(tài)、再形成牢固焊接點的復雜物理化學過程,具體可分為以下階段:
一、固態(tài)預熱:溶劑蒸發(fā)與表面活化
溶劑揮發(fā)
焊錫條中的溶劑(如松香或有機酸)在受熱時率先蒸發(fā),形成類似晨霧消散的物理現(xiàn)象。這一過程需緩慢升溫(每秒約3℃),若升溫過快會導致溶劑劇烈沸騰,
攜帶錫珠飛濺,形成“受驚螢火蟲”般的四散現(xiàn)象。
表面氧化層剝離
溶劑揮發(fā)后,焊錫條中的活性物質(如氟化物)開始化學清洗金屬表面,剝離氧化層。這一過程如同戰(zhàn)場清掃,為后續(xù)金屬融合鋪就“紅毯”。例如,
銅箔表面的氧化銅被還原為純凈銅,露出可焊接的金屬肌理。
二、液態(tài)形成:熔融與潤濕
熔融階段
當溫度升至200℃以上時,焊錫顆粒突然軟化并交融,形成閃爍的銀白色液態(tài)錫湖。此時,液態(tài)錫開始沿銅箔表面蔓延,如同露珠在荷葉上舒展,
這一現(xiàn)象稱為潤濕。潤濕的關鍵指標是接觸角θ:當θ趨近于0°時,液態(tài)錫完全包裹金屬表面,形成致密連接。
表面張力塑形
液態(tài)錫在表面張力作用下,自動塑成半月形焊腳。若焊件間隙過寬(如超過4mil),液態(tài)錫可能因張力不足而斷裂,導致引腳與焊盤分離。
三、冶金結合:原子擴散與化合物生成
原子級融合
熔融焊料與母材(如銅)的邊界處,錫銅原子開始相互擴散。例如,錫原子進入銅的晶格點陣,銅原子也反向滲透,形成類似“水晶橋梁”的
金屬間化合物(IMC)。這一過程決定了焊接點的機械強度和導電性。
化合物脆性平衡
生成的IMC(如Cu?Sn?)雖能增強連接,但過量會導致脆性增加。巨一焊材通過優(yōu)化錫銅比例(如Sn99.3Cu0.7),在保證焊接強度的同時控制IMC厚度,避免脆性斷裂。
四、固態(tài)凝固:收縮與應力管理
體積驟縮
冷卻時,液態(tài)錫體積在凝固瞬間縮減4%,隨后在降溫過程中進一步收縮。這一收縮過程如同冰面開裂,可能導致BGA焊球斷裂或焊點內(nèi)部產(chǎn)生應力裂紋。
冷卻速率控制
急速冷卻:催生細密晶粒,提升焊點硬度(如鋼鐵般堅韌)。
緩慢降溫:導致晶粒粗大,強度降低(如沙堡般易潰散)。
巨一焊材通過調(diào)整焊錫條成分(如添加銀元素),優(yōu)化冷卻速率對焊點性能的影響。
五、巨一焊材的技術優(yōu)勢
成分優(yōu)化
無鉛系列:采用Sn-Ag-Cu合金(如SAC305),熔點約217℃,兼顧環(huán)保與焊接性能。
有鉛系列:經(jīng)典Sn63Pb37合金,熔點183℃,流動性優(yōu)異,適用于高精度焊接。
抗氧化工藝
通過添加抗氧化元素(如磷),抑制高溫下錫與氧氣的反應,減少錫渣生成,延長焊錫條使用壽命。
潤濕性提升
優(yōu)化活性劑配方,使液態(tài)錫在金屬表面快速鋪展,形成低接觸角(θ<5°),確保焊接點飽滿無虛焊。
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