錫鉛合金的基本物理/化學(xué)特性

錫在常溫下耐氧化性好，是一種質(zhì)地軟、延展性的低熔點(diǎn)金屬；鉛不但化學(xué)性能穩(wěn)定，抗氧化、而腐蝕，而且是軟質(zhì)金屬，塑造性、鑄造性、潤(rùn)滑性好，很容易加工成形；鉛與錫有良好的互溶性，在錫中添加不同比例的鉛能組成高、中、低溫各種用途的焊料；特別是63Sn-37Pb共晶焊料，其導(dǎo)電性、化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械特性禾工藝性都非常優(yōu)異，熔點(diǎn)低，焊點(diǎn)強(qiáng)度高，是一種極為理想的電子焊接材料，因此，63Sn-37Pb共晶錫鉛焊料是近一個(gè)世紀(jì)以來(lái)*主要的電子焊接材料。
1.密度
焊料合金的密度與合金組成成分的分子量禾體積百分?jǐn)?shù)有關(guān)。無(wú)鉛焊料的密度比錫鉛焊料的密度低。Sn/Pb共晶合金的密度為8.5g/cm3,無(wú)鉛焊料Sn-3.0Ag-0.5Cn的密度為7.3g/cm3
2.相變溫度
冶金學(xué)上的相變溫度具有實(shí)際意義。從Sn/Pb合金二元金相圖中可以看出，在所有的Sn/Pb合金配比中，只有63SN-37PB合金配比有共晶點(diǎn)，所以63SN-37PB配比的SN/PB合金稱這共晶合金，對(duì)于SN/PB共晶合金的組分，國(guó)際上也有微量的差異，有的研究機(jī)構(gòu)認(rèn)為是62.7SN-37.3PB,有的研究機(jī)構(gòu)（日本）訂為是61.9SN-38.1PB，目前大家都把63SN-37PB稱為共晶合金。
在應(yīng)用中，人們認(rèn)國(guó)液相線溫度等于熔點(diǎn)溫度，而固相線溫度等于其軟化溫度，對(duì)于給定的合金成份，在液相線和固相線之間的溫度范圍是液相和固相共存的范圍，被認(rèn)為是塑性范圍或黏稠范圍。液相線溫度與固相線溫度相等的合金成分，稱為共晶合金，這個(gè)溫度稱為共晶點(diǎn)或共晶線。共晶合金在升溫時(shí)只要達(dá)到共晶點(diǎn)溫度，就會(huì)立即從固相變成液相；反之，冷卻凝固時(shí)只要降到共晶溫度，就會(huì)立即從液相變成固相；因此共晶合金在熔化和凝固過(guò)程中沒(méi)在塑性范圍。
合金凝固溫度范圍（塑性范圍）對(duì)焊接工藝性和焊點(diǎn)質(zhì)量影響極大，塑性范圍大的合金，在合金凝固、形成焊點(diǎn)時(shí)需要較長(zhǎng)時(shí)間、如果在合金凝固期間PCB和元器件有任何振動(dòng)，都會(huì)造成“焊點(diǎn)擾動(dòng)”，有可能會(huì)發(fā)生焊點(diǎn)開裂，使設(shè)備過(guò)早損壞。因此，選擇焊料合金時(shí)應(yīng)盡量選擇共晶和近共晶合金。大多數(shù)冶金專家建議將液相線和固相線之間的溫度范圍控制在10度以內(nèi)，同時(shí)，為了保證焊點(diǎn)*惡劣環(huán)境下工作的溫度，建議焊料合金的液相線溫度（熔點(diǎn)）應(yīng)至少高于工作溫度上限值的兩倍。
3.電導(dǎo)率
電導(dǎo)率是物質(zhì)傳送電流的能力，是電阻率的倒數(shù)，其單位MS/CM（毫西門子厘米）國(guó)際單位制中用%IACS表示，電導(dǎo)率越大則導(dǎo)電性能越強(qiáng)。焊料互連的電導(dǎo)率影響電信號(hào)的傳輸性能、因此，對(duì)于焊料而言，電導(dǎo)率電子連接的基本要求，當(dāng)溫度增加時(shí)，電阻率（電導(dǎo)率的倒數(shù)）隨溫度的增加而增加，焊料的電阻率也受塑性變形量影響，電阻率隨塑性變形量的增加而增加、
從錫鉛合金的電導(dǎo)率中可以看出，相對(duì)于銅的電導(dǎo)率，錫鉛合金的電導(dǎo)率僅是銅的1/10，即它的導(dǎo)電能力比較差。但對(duì)于焊點(diǎn)來(lái)說(shuō)，其電導(dǎo)率還與焊點(diǎn)本身的形狀禾面積有關(guān)，通常焊點(diǎn)應(yīng)具有適當(dāng)?shù)男螤睿也粦?yīng)有空洞、深孔等缺陷，一般一個(gè)焊點(diǎn)的電阻通常在1-10歐姆之間。
4.熱導(dǎo)率
金屬材料的熱導(dǎo)率通常和它和電導(dǎo)率密切相關(guān)。熱導(dǎo)率高，導(dǎo)熱性好，焊料的熱導(dǎo)率隨溫度和增加而減小。
5.熱膨膨脹系數(shù)
Ctc一直是SMT關(guān)注和努力改進(jìn)的問(wèn)題。PCB、焊料、元器件的焊端或引線，在溫度的波動(dòng)和電源開、關(guān)的情況下，CTE的不匹配將增加焊點(diǎn)上的應(yīng)力和應(yīng)變，縮短焊點(diǎn)的壽命，導(dǎo)致早期失效。

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