PCB线路板无铅波焊的污染

PCB在Z方向的CTE约为55-60 ppm/，SAC305焊料的CTE仅为22 ppm/。一旦在波峰焊后，通过孔环表面和焊料之间的IMC由于少量铅的阻碍而变得不良，则经常发生銲点自圆环体的破裂。当IMC生长良好且强度大时，可能会出现焊点本身撕裂的情况。从大量焊环，浮动裂纹的统计中发现，小孔小环(小于14mil)的浮动裂纹不太容易开裂，这当然来自于进入孔内的焊料量，即不同热量造成的差异效应。

在PCB电路板的无铅波峰焊或回流焊中，如果某些焊点中零件脚的可焊膜在过渡期间仍采用锡铅或含铅的锡铅和银(Sn36Pb2 ag，177)的处理层，则在形成焊点的固化过程中，会挤出少量的铅，并移动到PCB铜垫的最终冷却处。焊接时由于铅的阻碍，无法成功生产出必要的良性IMC(C  u6Sn5)，进一步形成了熔点为179的Sn/Pb/Ag三元合金，大大削弱了强度。此外，由于穿过孔环表面的焊点的收缩，锥形焊料体将产生表面裂纹，甚至铜环将从衬底倾斜。在少量铅的污染下，几乎不可避免的会出现导至銲点开裂和铜环上浮，并且由于板在Z方向的收缩，机会率大于上述不同步焊料。

此时可采用显微切片法进一步确认其失效模式(失效模式)，或采用“差示扫描量热仪”。差示扫描量热法)，SAC305的熔点根据它当地的銲点去量？是多少一旦当地的熔点低于210~C，就可以确认它受少量铅或铋的影响，它的不健康作用降低了熔点。所以被日本客户诋毁的“锡锌铋”低温焊料几乎肯定会浮裂。

焊点开裂的另一个重要原因是焊点局部区域的少量铅可能成为亚大群，在305中与锡和银形成Sn36Pb2 Ag的局部三元合金，其共晶点(共晶点)仅为177，成为焊料体的最终凝固区域，往往在强度不足的情况下成为开裂的敏感点。因此，众所周知，焊点是由大量的铅和锡，组成的，其均匀材料的强度和强度真正来源于铅的贡献；但是铅一旦变成微量污染，由于材质不均导致强度不足，工程师就要填了。

二、铋污染

铋污染的可能来源是sn8zn  3bi(MP  191-195)；日商人经常指定使用它，比如NEC。这种波峰焊(或回流焊)焊料熔点低，价格便宜，还可以减少含锌后水分生锈的倾向。另一种焊料SnAgBi  (mp215)也是业界使用的，但是比较脆，容易长晶须。铋的其他来源可能是电镀铅的锡铋合金的可焊涂层，或由共晶合金42Sn58Bi(m.P138)热浸处理的涂层。这种膜延展性差但脆性高，弯脚时容易开裂。由于焊料中的铋在高温下移动到铜表面，导致后续容易开裂的苦恼，所以焊盘表面必须改为ENIG处理，但容易造成黑焊盘的问题，为什么不赔偿呢？

一旦怀疑焊点强度不足可能是低熔点合金的焦点造成的，在加热温度流量突然变化的情况下，利用DCS的方法即可查出焊料的熔点。

PCBA加工

3.锡槽中的铜污染

SAC305或SAC3807焊料中的原始铜含量分别为0.5%和0.7%bywt，连续波焊接操作板面中的铜含量必然会不断溶解到熔池中。一般的经验是，整体熔点(MP)也会随着铜含量的增加而上升，但在设定的操作焊接温度(260-265)、行进速度(例如1.0-1.2 m/min)下，当然是不允许随量产的任何变化而舞蹈的。因此，焊接温度和熔点之间的差异变小(即，工作范围的大小)，使得粘度增加，然后板面密距密线之间的桥和短路随着响应而逐渐增加。

此外，一旦铜含量超过安全上限(0.9%bywt)，就会在熔池中形成六角针状的CuSn晶体。这种针状IMC的熔点为415，比重为8.28，所以在比重为7.44的SAC305池中，静置自然会变成沉泥，可以捞出来。对产线来说，正确的做法是，当铜含量从原配方的0.5%或0.7%上升时，加入的焊料应该用无铜的SAC300(单价相同)代替，只有加入锡和银合金附件，才能用来淡化液态锡中铜含量上升的弊端。但是一旦CuSn已经形成；针状IMC不能再重熔，冷却(235)和静置(2小时)后才能从池底捞出，目前最好方法。否则，液态锡的流动性会变差，容易发生短路，并且板面焊点不可避免地会出现针状外观，因此每两周分析一次铜含量来测量产线是安全的

幸运的是，无铅焊料的后起之秀SCN锡铜镍(比如日商)的NS的SN100C铜溶解度比SAC合金低很多，但也不能超过0.9%(原配方是0.7%)，否则焊点的强度也会有问题。这种SCN不仅溶铜慢，价格更便宜，而且焊点外观比SA  C漂亮很多，缺点是熔点略高(227)，不过好在焊接温度达到265-270就可以实现批量生产，而且供应商也只是受日商NS家族专利限制，无法选择。

第四，铁污染。

波峰焊槽由不锈钢制成时，其中的铁成分会在液体SAC的长期高温下受到锡的侵蚀，形成FeSn针状IMC，逐渐溶解到锡槽中(见前面的图2)，导致锡槽泵中的重要部件损坏。最彻底的解决办法方法就是把锡槽和配件换成钛合金，一劳永逸的避免麻烦。一旦锡槽中液态焊料的铁污染超过0.02%(百万分之200)，焊点将显示出类似沙子的外观。