4 偏析少的钎料组织偏析对焊点可靠性的影响
（1）偏析少的微细强化相均匀分布的钎料结晶组织是人们所追求的。而由于偏析等形成的脆性相，即使在低应力下也会成为破坏的起点。
（2）ENIG Ni／Au镀层在再流过程中Au层会溶解于钎料中，因为界面上形成的AuSn4层是相邻于富Pb区域的，热循环试验中，可识别出元器件和PCB焊盘界面间的AuSn4合金层，建立在相邻于该层的局部Sn耗尽区域（富Pb区）的界面是不牢固的。缺陷有可能快速蔓延，并沿着AuSn4金属化合物产生断裂。
（3）富P层是脆弱的，而且每每随着Ni3Sn2（或Ni2SnP）层的生成，在其上要形成许多空隙（龟裂），并且这些空隙沿富P层内纵向延伸形成龟裂，如图7所示。由于这些和界面并列的空隙或富P层内的纵向裂纹而导致了焊点强度的劣化。
图7 Ni（P）镀层和Sn37Pb钎料焊接的界面生成的裂纹
（4）抑制焊点出现偏析的措施
无铅焊接时一定要预防Pb污染；
控制好焊接温度，避免过热；
控制好加热时间，避免过长；
采用含Cu的钎料可以有效地抑制Ni（P）镀层焊接时富P层的厚度。
5．弱的氧化膜典型的SnPb钎料合金状态图如图8所示。在图中的O点，液态钎料沿着虚线箭头方向冷却变成固体的过程为：首先，液体缓慢地冷却到达共晶点温度（183℃），如图8中的E点。于是，在液态合金中同时生成由B点和D点两种组分的固溶相。在B点是2．5％的Pb向Sn中固溶而形成β相（β－Sn），而D点则是19．2％的Sn向Pb中固溶形成α相（α－Pb）。它们相互交替重叠形成相邻的层状微细组织，这种层状微细组织正是共晶合金的特征，也称为片晶状组织，如图9所示。
图8 SnPb钎料合金状态图？
图9 典型的Sn37Pb钎料的组织
然而，对偏离共晶组分的p点，从300℃开始缓慢冷却，抵达液相线上的F点（约270℃），在液态钎料溶液中生成的固体就像在大海中的岛屿。其组成从F点向右沿横线延伸到F1点，即在Pb中溶入微量的Sn而生成片状的α－Pb相初晶（初始出现的固相）。当温度继续降低时，α相缓慢成长，不久便到达固相线的G点，在这里残余的液体也同时固化。对应p点最后凝固后的组分是：由D点的α相（在Pb中溶入了19．2％的Sn）和B点的β相（在Sn溶入了2．5％微量的Pb）共同构成微细的共晶组织。由于初始出现的α相的组织比较粗大，故在最终凝固的共晶微组织中，Pb的含量在合金成分中是较低的（37％）。
图8中的q点是含量为90wt％的高温钎料合金，其冷却过程是：从320℃（I点）开始冷却，在液态钎料溶液中首先出现α的固体粒子。随着温度缓慢下降，α相不断增大，到了J点（约240℃）钎料全部转变为α的均质固体。当温度继续降至140℃（k1点）时，再由此析出由k点（k1点沿水平虚线延伸）所对应成分的β－Sn，即随温度的降低在固体的α－Pb中溶入Sn已不可能，只能在α相中形成其他的结晶微粒。不同的SnPb合金成分从熔融状态凝固后的组织状态如图10所示。弱的氧化膜就是指在结晶晶粒界面之间，不能存在明显的氧化现象。
图10 不同的SnPb合金成分
首页
