在巨一焊材的焊锡条焊接过程中,锡条的变化是一个从固态到液态、再形成牢固焊接点的复杂物理化学过程,具体可分为以下阶段:
一、固态预热:溶剂蒸发与表面活化
溶剂挥发
焊锡条中的溶剂(如松香或有机酸)在受热时率先蒸发,形成类似晨雾消散的物理现象。这一过程需缓慢升温(每秒约3℃),若升温过快会导致溶剂剧烈沸腾,
携带锡珠飞溅,形成“受惊萤火虫”般的四散现象。
表面氧化层剥离
溶剂挥发后,焊锡条中的活性物质(如氟化物)开始化学清洗金属表面,剥离氧化层。这一过程如同战场清扫,为后续金属融合铺就“红毯”。例如,
铜箔表面的氧化铜被还原为纯净铜,露出可焊接的金属肌理。
二、液态形成:熔融与润湿
熔融阶段
当温度升至200℃以上时,焊锡颗粒突然软化并交融,形成闪烁的银白色液态锡湖。此时,液态锡开始沿铜箔表面蔓延,如同露珠在荷叶上舒展,
这一现象称为润湿。润湿的关键指标是接触角θ:当θ趋近于0°时,液态锡完全包裹金属表面,形成致密连接。
表面张力塑形
液态锡在表面张力作用下,自动塑成半月形焊脚。若焊件间隙过宽(如超过4mil),液态锡可能因张力不足而断裂,导致引脚与焊盘分离。
三、冶金结合:原子扩散与化合物生成
原子级融合
熔融焊料与母材(如铜)的边界处,锡铜原子开始相互扩散。例如,锡原子进入铜的晶格点阵,铜原子也反向渗透,形成类似“水晶桥梁”的
金属间化合物(IMC)。这一过程决定了焊接点的机械强度和导电性。
化合物脆性平衡
生成的IMC(如Cu₆Sn₅)虽能增强连接,但过量会导致脆性增加。巨一焊材通过优化锡铜比例(如Sn99.3Cu0.7),在保证焊接强度的同时控制IMC厚度,避免脆性断裂。
四、固态凝固:收缩与应力管理
体积骤缩
冷却时,液态锡体积在凝固瞬间缩减4%,随后在降温过程中进一步收缩。这一收缩过程如同冰面开裂,可能导致BGA焊球断裂或焊点内部产生应力裂纹。
冷却速率控制
急速冷却:催生细密晶粒,提升焊点硬度(如钢铁般坚韧)。
缓慢降温:导致晶粒粗大,强度降低(如沙堡般易溃散)。
巨一焊材通过调整焊锡条成分(如添加银元素),优化冷却速率对焊点性能的影响。
五、巨一焊材的技术优势
成分优化
无铅系列:采用Sn-Ag-Cu合金(如SAC305),熔点约217℃,兼顾环保与焊接性能。
有铅系列:经典Sn63Pb37合金,熔点183℃,流动性优异,适用于高精度焊接。
抗氧化工艺
通过添加抗氧化元素(如磷),抑制高温下锡与氧气的反应,减少锡渣生成,延长焊锡条使用寿命。
润湿性提升
优化活性剂配方,使液态锡在金属表面快速铺展,形成低接触角(θ<5°),确保焊接点饱满无虚焊。
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