PCB焊料的特性
PCB焊料的特性
除了"焊锡性"好坏会造成生产线的困扰外，"焊点强度"(Joint Strength)更是产品后续生命的重点。但若按材料力学的观点，只针对完工焊料的抗拉强度(Tensile Strength)与抗剪强度(Shear Strength)讨论时，则并不务实。反而是高低温不断变换的长期热循环(Thermal Cycling，又称为热震荡(Thermal Shock)过程中，其等焊点由于与被焊物之热胀系数(TCE)不同，而出现塑性变形(Plastic Deforma-tion)，再进一步产生潜变(Creep)甚至累积成疲劳(Fa-tigue)才是重点所在。
因此等隐忧迟早会造成焊点破裂(Crack)不可收拾的场面，对焊点之可靠度危害极大。 元件的金属引脚与元件本体，及与PCB板面焊垫之间的热胀系数(TCE)并不相同，因而在热循环中一定会产生热应力(Stress)进而也如响应斯的出现应变(Strain)，多次热应力之后将再因一再应变而"疲劳"(Fatique)，终将使得焊点或封装体发生破裂，此种危机对无脚的SMD元件影响更大。
现将常见共熔焊料之一般机械性质整理如下： 共熔点63/37的焊料，其常温中的抗拉强度(Tensile Strength)为7250 PSI，而常见冷轧钢(Cold Rolled Steel)却高达64，000 PSI，但此抗拉强度对焊点强度的影响反不如抗剪强度(Shear Strength)来的大，若加入少量锑后成绩会较好。至于展性(Ductility)与弹性模数(Elastic Modulus)则63/37者均比其他高熔点者二元合金要更好，两合金之导电导热则比纯锡差，且随铅量增加时会呈少许下降。
一般63/37者其强度较其他比例更好。多锡者也比多铅者为强。 各种比例的锡铅合金焊料，其强度均比单独锡铅金属较好。比重值则随铅量愈多而增大，呈液态时表面张力与合金比例的关系不大。 焊点抗潜度(Creep)能力的好环，对可靠度的重要性将远超过抗拉强度。不幸的是愈接近共晶比例而结晶粒子愈粗大者，其潜变也愈大。而柱状结晶的抗潜变能力也不如等轴结晶(Equiaxial)者。
焊点合金在长期的负荷下会出现原子结晶格子(Atom Lattice)的重整；也就是焊点经过长时间劣化下，最后终究会发生故障，原因当然是长时间应力而带来过度"应变"而成"疲劳"所致。 焊点强弱与助焊剂，焊锡性及IMC有关，由许多试验结果可知，强度与填锡量多少无关，锡量太多反而无益。焊接时间不宜超过5秒，愈久愈糟，焊温也不可太高。
除了"焊锡性"好坏会造成生产线的困扰外，"焊点强度"(Joint Strength)更是产品后续生命的重点。但若按材料力学的观点，只针对完工焊料的抗拉强度(Tensile Strength)与抗剪强度(Shear Strength)讨论时，则并不务实。反而是高低温不断变换的长期热循环(Thermal Cycling，又称为热震荡(Thermal Shock)过程中，其等焊点由于与被焊物之热胀系数(TCE)不同，而出现塑性变形(Plastic Deforma-tion)，再进一步产生潜变(Creep)甚至累积成疲劳(Fa-tigue)才是重点所在。
因此等隐忧迟早会造成焊点破裂(Crack)不可收拾的场面，对焊点之可靠度危害极大。 元件的金属引脚与元件本体，及与PCB板面焊垫之间的热胀系数(TCE)并不相同，因而在热循环中一定会产生热应力(Stress)进而也如响应斯的出现应变(Strain)，多次热应力之后将再因一再应变而"疲劳"(Fatique)，终将使得焊点或封装体发生破裂，此种危机对无脚的SMD元件影响更大。
现将常见共熔焊料之一般机械性质整理如下： 共熔点63/37的焊料，其常温中的抗拉强度(Tensile Strength)为7250 PSI，而常见冷轧钢(Cold Rolled Steel)却高达64，000 PSI，但此抗拉强度对焊点强度的影响反不如抗剪强度(Shear Strength)来的大，若加入少量锑后成绩会较好。至于展性(Ductility)与弹性模数(Elastic Modulus)则63/37者均比其他高熔点者二元合金要更好，两合金之导电导热则比纯锡差，且随铅量增加时会呈少许下降。
一般63/37者其强度较其他比例更好。多锡者也比多铅者为强。 各种比例的锡铅合金焊料，其强度均比单独锡铅金属较好。比重值则随铅量愈多而增大，呈液态时表面张力与合金比例的关系不大。 焊点抗潜度(Creep)能力的好环，对可靠度的重要性将远超过抗拉强度。不幸的是愈接近共晶比例而结晶粒子愈粗大者，其潜变也愈大。而柱状结晶的抗潜变能力也不如等轴结晶(Equiaxial)者。
焊点合金在长期的负荷下会出现原子结晶格子(Atom Lattice)的重整；也就是焊点经过长时间劣化下，最后终究会发生故障，原因当然是长时间应力而带来过度"应变"而成"疲劳"所致。 焊点强弱与助焊剂，焊锡性及IMC有关，由许多试验结果可知，强度与填锡量多少无关，锡量太多反而无益。焊接时间不宜超过5秒，愈久愈糟，焊温也不可太高。
