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无铅焊锡膏的成分及较佳合金成分比较,在无铅锡膏的成分中,主要是由锡/银/铜三部分组成,由银和铜来代替原来的铅的成分。
一、根本的特性和现象
在锡/银/铜系统中,锡与次要元素(银和铜)之间的冶金反应是决定应用温度、固化机制以及机械性能的主要因素。按照二元相位图,在这三个元素之间有三种可能的二元共晶反应。银与锡之间的一种反应在221°C形成锡基质相位的共晶结构和ε金属之间的化合相位(Ag3Sn)。铜与锡反应在227°C形成锡基质相位的共晶结构和η金属间的化合相位(Cu6Sn5)。银也可以与铜反应在779°C形成富银α相和富铜α相的共晶合金。可是,在现时的研究中1,对锡/银/铜三重化合物固化温度的测量,在779°C没有发现相位转变。这表示很可能银和铜在三重化合物中直接反应。而在温度动力学上更适于银或铜与锡反应,以形成Ag3Sn或Cu6Sn5金属间的化合物。因此,锡/银/铜三重反应可预料包括锡基质相位、ε金属之间的化合相位(Ag3Sn)和η金属间的化合相位(Cu6Sn5)。
和双相的锡/银和锡/铜系统所确认的一样,相对较硬的Ag3Sn和Cu6Sn5 粒子在锡基质的锡/银/铜三重合金中,可通过建立一个长期的内部应力,有效地强化合金。这些硬粒子也可有效地阻挡疲劳裂纹的蔓延。Ag3Sn和Cu6Sn5粒子的形成可分隔较细小的锡基质颗粒。Ag3Sn和Cu6Sn5粒子越细小,越可以有效的分隔锡基质颗粒,结果是得到整体更细小的微组织。这有助于颗粒边界的滑动机制,因此延长了提升温度下的疲劳寿命。
虽然银和铜在合金设计中的特定配方对得到合金的机械性能是关键的,但发现熔化温度对0.5~3.0%的铜和3.0~4.7%的银的含量变化并不敏感。
机械性能对银和铜含量的相互关系分别作如下总结2:当银的含量为大约3.0~3.1%时,屈服强度和抗拉强度两者都随铜的含量增加到大约1.5%,而几乎成线性的增加。**过1.5%的铜,屈服强度会减低,但合金的抗拉强度保持稳定。整体的合金塑性对0.5~1.5%的铜是高的,然后随着铜的进一步增加而降低。对于银的含量(0.5~1.7%范围的铜),屈服强度和抗拉强度两者都随银的含量增加到4.1%,而几乎成线性的增加,但是塑性减少。
冷焊不良图示现象描述:强度低,拉开后有一侧焊接面锡量较少。
原因分析锡未完全熔化或未扩散就 出炉造成锡未熔化
解决办法
延长回流时间 提高峰值温度 运送速度减慢 及时雨焊料
锡未扩展
热管膨胀不良图示
原因分析
温度设定过高导致热 管内部物质膨胀
解决办法
减低峰值温度 缩短受热时间
扁热管膨胀变圆
铜绿原因分析
1)残留溢出后,吸水并与铜反应后变绿。
2)为追求高润湿性,焊剂中添加强酸,腐蚀性强。 解决方法 1)更改配方较为有效直接 2) 调整温度曲线加剧溶剂挥发可改善,但改善 有限 残留显绿色
镀镍件拒焊
现象描述:有较多较大锡珠出现,且很有规律。 严重空洞。 拉开后,镀镍件一面严重少锡(需排除夹具松动与冷焊)。
原因分析:镀镍件可焊性差(为主要原因),可能原因如下: 物料周期过久,贮存温湿不当,而造成表面氧化严重或镀镍件不洁净。 镀层脱落 镀镍层过厚或光洁剂过多或磷含量过高. 镀镍件烘烤时间或温度不当. 镀镍药水问题 锡膏低温活性不足。 预热不够充分,锡膏熔化时,焊剂还未将镀镍件表面清除干净。
解决方法重新评估镀镍工艺,建议镀镍厂商对镀镍件进行可焊性测试和膜厚测试(可根本
解决问题)。 改良锡膏,并延长预热时间(辅助)。