理想的无铅焊接组织

3.5 理想的无铅焊接组织

以上讲述了三个合金系的无铅焊料，包括组织成分特征和存在的问题点，现归纳在下面表3.1 从表上看出，对焊料组织和界面组织，应从可靠性观点出发最好得到两方面都理想的组织状态（见图3.13) ，首先，希望焊料组织偏析少，其微细强化相能均匀地分散，在所见到的固液共存宽领域的合金，必须避开在基板焊区周围形成的低熔点相。焊接时元件电极侧电镀物溶解的固液共存领域并不宽，希望的焊料是靠近共晶组成的合金，因此对元件引线、焊区、片式元件电极侧电镀的合金。选择固液共存领域不宽的合金焊料，或者是其溶出物对焊料组成不发生变化的镀层措施也是有必要的。

在考虑润湿性和反应性时，作为强化相，希望在lLm的程度而不发生龟裂，而且是经得起高温时效的耐热性稳定化合物。这种1Lm值的分散相弹性模数，及根据强度、韧性值、基块强度和弹性模数发生的变化，始终是应用开发部门考虑的目标。为形成焊料微细化组织，有效的方法是控制焊接后的冷却速度和添加微量的第三元素，作为后者，加入适合的元素，例如可有效控制Bi 和Cu6Sm 的结晶状态，表3.2 是对Sn-5Bi 二元合金添加某些元素后对组织发生变化的效果，可以看出Au 等元素对Bi、Cu6Sn5双方的微细化有一定效果。

表3.2 对Sn-5Bi 添加第三元素时的组织变化

其次，对界面的润湿必须充分，使界面反应只停留在狭的范围内，反应层的厚度抑止在5um 左右。焊料侧的界面形状，经合金控制可得到平坦面，但Cu6Sn5激烈生长的凹凸状态，特别在半岛状突出附近易发生应力集中，得到低应力的破坏轨迹，这里将反应层的厚度定在5Lm ，是根据经验而言，实际操作时还须注意到反应层形状、强度、韧性、焊料硬度，或者是元件、弯月面形状等的影响。要满足前述的条件，真正做起来是困难的，但总之要从连接的可靠性方面加以全面衡量。