Содержание к диссертации
Введение
1. Исследование бессвинцовой технологии, применяемой при производстве ЭА 10
1.1. Необходимость отказа от свинца 10
1.2. Законы, регламентирующие переход на бессвинцовую технологию 11
1.2.1. Директивы, действующие в Европе 11
1.2.2. Отношение к свинцу в США 12
1.2.3. Бессвинцовая технология в других странах 13
1.3. Требования к переходу на бессвинцовую технологию 14
1.3.1. Отличие бессвинцовой технологии от пайки свинцовыми припоями
1.3.2. Технологические требования 15
1.3.3. Требования к бессвинцовым припоям 16
1.3.4. Требования к материалам и технологиям печатных плат при бессвинцовой пайке 18
1.3.5. Финишные покрытия 19
1.3.6. Материалы корпусов компонентов 22
1.4. Существующие материалы, используемые в бессвинцовой технологии 23
1.4.1. Анализ физико-химических свойств материалов, используемых в 23 бессвинцовом технологическом процессе
1.4.2. Бессвинцовые припои 25
1.4.3. Бессвинцовые паяльные пасты 31
1.4.4. Флюсы, используемые при бессвинцовой пайке 32
1.5. Дефекты, возникающие при пайке бессвинцовыми припоями 33
1.5.1. Плохое смачивание выводов ЭРЭ, микросхем и контактных площадок 33
1.5.2. Образование перемычек и шариков 35
1.5.3. Пустоты, образованные при бессвинцовой пайке 37
1.5.4. Эффект "надгробного камня" 39
1.5.5. Отслоение галтели 40
1.5.6. Зернистая структура поверхности паяного соединения 43
1.5.7. Обобщение і характеристик требуемого профиля пайки 44
1.6. Влияние конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов на прочность паяных соединений 46
1.7. Выводы по первой главе 48
2. Методика проведения эксперимента и используемые материалы 50
2.1. Припои, выбранные для проведения исследований 50
2.2. Физико-механические характеристики выбранных припоев 51
2.2.1. Прочностные характеристики выбранных припоев 51
2.2.2. Смачиваемость выбранных припоев 54
2.3. Методика проведения эксперимента на растяжение паяных соединений 55
2.4. Методика проведения эксперимента для исследования структуры паяных соединений 58
2.5. Выводы по второй главе 59
3. Анализ результатов испытания на прочность паяных соединений и их микроструктуры 60
3.1. Расчёты прочностных механических параметров паяных соединений 60
3.2. Сравнение прочностных соединений, паянных свинцовыми и бессвинцовыми припоями 61
3.3. Сопоставление механических характеристик соединений, паянных бессвинцовым припоем и пастой 66
3.4. Различие прочностных характеристик паяных соединений с применением разных флюсов 67
3.5. Влияние технологических параметров процесса на механические характеристики соединений паяных бессвинцовым припоем 68
3.6. Исследование микроструктуры паяных соединений 73
3.6.1. Анализ физико-химических составов интерметаллического соединения 74
3.6.2. Влияние температуры пайки па микроструктуру паяных соединений 78
3.6.3. Влияние длительности пайки на микроструктуру паяных соединений 80
3.7. Выводы по третьей главе 81
4. Моделирование технологического процесса пайки бессвиицовьтм припоем 83
4.1. Необходимость создания математической модели технологии пайки бессвинцовыми припоями 83
4.2. Ортогональное планирование эксперимента по моделированию технологического процесса 85
4.3. Математическая модель процесса пайки 91
4.4. Проверка модели на адекватность 97
4.5. Отработка технологического процесса пайки бессвинцовым припоем на базе математической модели 101
4.6. Доверительный интервал значения параметра минимизации 102
4.7. Вывод по четвертой главе 102
Общие выводы 103
Список литературы
- Законы, регламентирующие переход на бессвинцовую технологию
- Плохое смачивание выводов ЭРЭ, микросхем и контактных площадок
- Методика проведения эксперимента на растяжение паяных соединений
- Сопоставление механических характеристик соединений, паянных бессвинцовым припоем и пастой
Введение к работе
В настоящее время промышленность всего мира переживает очередной этап преобразований, связанных с ужесточением экологических стандартов — происходит всеобщий отказ от свинца, что влечёт необходимость бессвинцовой пайки при изготовлении радиоэлектронной техники.
Свинец является токсичным тяжелым металлом. В 2002-ом году Европейское Сообщество одобрило WEEE (Waste from Electrical and Electronic Equipment — Положение об отходах электрического и электронного оборудования) и RoHS (Reduction of Hazardous Substances -Положение о применении некоторых опасных веществ в электрическом и электронном оборудовании). Эти положения касаются ограничения применения таких тяжелых металлов как свинец, кадмий, ртуть и шестивалентный хром, а также различные бромидные соединения. С 1 июля 2006 года эти вещества были запрещены к использованию в производстве электронной аппаратуры (далее - ЭА) в Европейском Сообществе.
Пайка — основной метод соединения компонентов при производстве ЭА. Паяные соединения имеют сложную многокомпонентную структуру и их механические свойства зависят от собственной прочности припоя в шве, прочности связи припоя с металлом припаиваемых элементов, прочности интермсталлических соединений, образующихся на границе между припоем и металлом основы и прочности металлов соединяемых элементов после воздействия на них расплавленного припоя.
Одной из самых важных проблем при переходе на бессвинцовую технологию является обеспечение надежности бессвинцовых паяных соединений по сравнению с обычными свинецсодержащими. Для свинецсодержащих припоев накоплен большой опыт и обширные данные по исследованию свойств соединений и электронных узлов в течение долгого срока эксплуатации, исследование бессвинцовых припоев находится на начальной стадии.
Повышение качества продукции является одной из важнейших задач современного производства. При отказе от свинецсодержащего припоя и переходе на бессвинцовые припои необходимо избежать резкого увеличения количества дефектов паяных соединений. Применение бессвинцовых припоев приводит к изменению технологии пайки, потребуется корректировка режимов пайки и доработка технологического оборудования. В этой связи, изготовители ЭА начинают свои исследования по поиску подходящих материалов и технологий без применения свинца. В первую очередь возникла необходимость проведения комплексных испытаний бессвинцовых паяных соединений на прочность и исследования их микроструктуры.
В настоящее время большое внимание уделяется исследованиям физико-химических свойств бессвинцовых материалов, рекомендуемых к применению в производстве ЭА. Существующие бессвинцовые припои разделены на пять основных групп, среди них самыми перспективными припоями являются сплавы Sn/Cu, Sn/Ag/X и Sn/Zn/X. Основываясь на результатах многочисленных исследований, крупнейшие ассоциации производителей электронной техники рекомендуют в качестве альтернативы традиционным припоям сплавы Sn/Ag/Cu для пайки оплавлением и Sn/Cu для пайки волной.
Особое место занимает исследование механических характеристик припоя Sn/Cu и соединений паяных с его применением, так как в научно-технической литературе приводятся противоречивые сведения о результатах его использования.
Описание технологического процесса бессвинцовой пайки в математической форме (математическое" моделирование) позволяет нам корректно, с научной точки зрения, разрабатывать, анализировать и повышать надежность продукции.
7 В представленной диссертационной работе основное внимание уделено
вилянию технологических факторов на прочностные характеристики
соединений, паяных с применением бессвинцовых припоев.
В связи с этим, Целью работы является исследование факторов влияющих на прочностные характеристики соединений, паяных бессвинцовыми припоями и моделирование технологического процесса бессвинцовой пайки.
Задачи, разрешённые в данной работе:
1. Разработана методика проведения испытаний на растяжение
согласно с ГОСТ 28830-90, которая может применяться при исследованиях
как прочностных характеристик рекомендуемых припоев, так и при анализе
технологии процесса пайки.
Установлено, что прочность на растяжение соединений, паянных 99С (бессвинцовый припой SnO,7Cu) ниже, чем соединений паяных ПОС-61 (свинецсодержащий припой) на 10-12% - такое расхождение для промышленной технологии сборки ЭА можно считать несущественным.
Обнаружено, что предел прочности соединений, паянных 99С 502 (трубчатый бессвинцовый припой SnO,7Cu, не требующий отмывки) снижается при длительной выдержке пайки, которая должна быть меньше 15 сек. Повышение среднего квадратного отклонения (СКО), характеризующее стабильность процесса пайки, возрастает с повышением температуры пайки выше 250 С.
Исследованы спаи, в которых обнаружено соединение, имеющее фазу т\ (Sn5Cu6), обладающую низкой симметрией, что приводит к хрупкости. При оптимальной температуре пайки 250 С, с повышением длительности пайки толщина интерметаллических соединений возрастает.
Получена математическая модель технологического процесса, на основе которой обработан процесс пайки бессвиицовым припоем 99С 502, в результате чего обнаружено влияние технологического процесса на СКО. На основе математической модели рекомендуются режимы пайки исследуемым
8 бессвинцовым припоем - температура пайки 250 С, длительность пайки в
пределах 5-15 сек. с учетом требования паяемого объекта и тип флюса Crystal 502.
Научная новизна работы заключается в следующем:
Проанализированы достоинства и недостатки существующих бессвинцовх припоев , паст и флюсов, применяемых при пайке бессвинцовыми припоями. Исследованы особенности технологии пайки бессвипцовым припоем.
Изучены дефекты, возникающие при пайке бессвинцовыми припоями, и разработаны методы их предотвращения.
Разработана методика проведения эксперимента на растяжение паяных соединений, исследован предел прочности на разрыв соединений, паянных исследуемыми припоями и пастой при комнатной температуре, с помощью сканирующего электронного микроскопа и изучена микроструктура этого соединения.
Разработан метод планирования эксперимента по моделированию технологического процесса и создана математическая модель технологического процесса пайки бессвинцовым припоем.
Представлены рекомендации для технологического процесса пайки бессвинцовыми припоями указанных типов.
Автор защищает:
1. Разработанные существующие бессвинцовые припои, пасты и
флюсы, применяемые при пайке бессвинцовыми припоями.
Разработанную методику проведения эксперимента на растяжение паяных соединений и их микроструктуры.
Анализ полученных данных лабораторных испытаний.
4. Полученную математическую модель технологического процесса
пайки бессвинцовым припоем.
5. Представленные рекомендации для производства ЭА с применением
бессвинцовой пайки.
9 Работа была выполнена на кафедре «Проектирование и технология
производства электронной аппаратуры» МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Автор благодарит научного руководителя к.т.н., профессора Чеканова А.Н. за постоянную помощь в работе, полезные советы и поддержку на протяжении всех этапов исследования. Автор выражает благодарность сотрудникам кафедры «Проектирование и технология производства электронной аппаратуры» МГТУ им. Н.Э. Баумана, в особенности: к.т.н., доценту Макарчуку В.В. за помощь в выполнении пайки, к.т.н., доценту Журавлевой Л.В. за ценные консультации по вопросам моделирования, доценту Шерстневу В. В. за проверку диссертации. Хочется особо поблагодарить Букеткина Б.В., сотрудника лаборатории кафедры <Прикладная механика> РК-5 МГТУ им. Н. Э. Баумана за неоценимую помощь при проведении испытаний прочности на растяжение.
Выражаю также свою особую благодарность д.т.н., профессору Шахнову В.А., заведующему кафедрой «Проектирование и технология производства электронной аппаратуры» МГТУ им. Н.Э. Баумана за поддержку и ценные советы.
)
Законы, регламентирующие переход на бессвинцовую технологию
В 1998 г. в Японии был принят закон о вторичной переработке бытовой электроники. Этот закон ограничивал использование свинца в бытовой технике и обязывал производителей собирать и перерабатывать их собственные изделия. Согласно плану Японской ассоциации развития электронной промышленности (Japanese Electronic Industry Development Association - JEIDA) по внедрению бессвинцовых припоев[5], после 2005 г. использование свинецсодержащих припоев допускается только в крайних случаях.
После введения этого закона многие производители электроники уменьшили или исключили использование свинца в припоях. Многие крупные японские производители электроники добровольно перешли на бессвинцовую технологию. Ниже приведены некоторые факты.
В Sony все товары, производимые для местного рынка, начиная с конца 2000 г. выпускались по бессвинцовой технологии. При этом компания Sony потребовала от 500 поставщиков деталей для их оборудования не использовать свинец.
В Hitachi установили ограничения по использованию свинца в своей продукции на 50% (по сравнению со 156 тоннами в 1997 г.) и уже начиная с 2001 г. перешли на выпуск продукции, не содержащей свинец. Они также анонсировали планы по инвестированию 11,2 миллионов долларов США в производство бессвинцовых припоев.
Министерство информационной промышленности Китайской Народной Республики объявило в марте в 2004 г. что, с 1 июля 2006 в Китае будет действовать законодательство, аналогичное принятой Европейским сообществом директиве RoHS.
Россия также активно развивает бессвинцовые технологии, которые помогут найти альтернативу применению свинца. Большинство ведущих корпораций ставят отказ от свинца в списки первоочередных задач.
Для оценки влияния повышенной температуры и более длительного времени пайки требуется переаттестация существующей технологии пайки. Принципиально бессвинцовая пайка практически ничем, кроме температуры, не отличается от традиционной свинецсодержащей пайки. Однако требуются определенные изменения на отдельных операциях технологического процесса.
При воздействии повышенной температуры при пайкие бессвинцовым припоем может произойти вспучивание корпусов интегральных схем (далее -ИС), растрескивание кристаллов, нарушение функционирования схем. Схожие эффекты возникают и в самих печатных платах. Под действием температуры происходит расслоение основания, ухудшается плоскостность, что отрицательно сказывается на точности установки ИС, особенно в корпусах больших размеров.
Проблемы, возникающие при пайке бессвинцовыми припоями из-за повышенной температуры плавления и совместимости основных материалов с припоями, требуются срочно решать. Решение этих проблем начинается с анализа отличий между технологиями бессвинцовой и свинцовой пайки.
Основные различия между технологиями бессвинцовой и свинцовой пайки [6]: - различия физических свойств припоев: температура плавления, поверхностное натяжение, потенциал- окисления, металлургический потенциал и потенциал выщелачивания; - более высокие пиковые температуры бессвинцовых припоев; - необходимость более высоких температур предварительного прогрева; - бессвинцовая чистовая обработка плат и компонентов (предпочтительна) - внешний вид и поверхностные эффекты; - различия в паяемости, такие, как разная скорость смачивания и растекание припоя.
Плохое смачивание выводов ЭРЭ, микросхем и контактных площадок
Дефекты, возникающие во время пайки, в первом приближении, могут быть классифицированы на две основные группы. Первая относится к металлургическим явлениям, вторая группа отражает неправильную конфигурацию паяных соединений. Большое внимание обращаем на вторую группу, т.к. при пайке бессвинцовыми припоями возникают следующие дефекты [6]: - плохое смачивание; - образование перемычек; - образование шариков; - образование шариков под компонентом; - пустоты; - эффект надгробного камня; - отслоение галтели; - зернистая структура поверхности паяного соединения.
При пайке новыми составами припоев достаточно часто встречается и такое явление, как несмачивание или недостаточное смачивание контактов (см. рис. 1.3). Необходимо понимать, что различия в металлизации определяются характеристиками растекания припоя и капиллярного затекания; не менее важную роль играют и характеристики флюса.
Неудовлетворительная смачиваемость металлизации может быть объяснена наличием загрязнений или оксидной пленки или свойствами металлизации контактных площадок или выводов. Время, температура и среда пайки имеют сильное влияние на смачивание. Использование среды азота при пайке часто приводят к существенному улучшению смачивания. Неадекватные профили температур также могут привести к недостаточной пригодности к пайке, низкой смачиваемости, плохому капиллярному затеканию припоя и большим краевым углам смачивания. Очень важно добиться термического равновесия по всей плате; это условие при бессвинцовой пайке становится критичным, так как диапазон пиковых температур еще более сужается.
Есть и другие причины, по которым бессвинцовая пайка оплавлением обнаруживает плохое смачивание. В основном, они могут быть сведены к следующим: - низкий уровень активности паяльной пасты; - завышенная температура предварительного нагрева; - долгий предварительный нагрев; - недостаточное время нахождения при температуре ликвидуса; - чрезмерное окисление паяемых поверхностей.
Способами сокращения эффекта плохого смачивания при бессвинцовой технологии являются следующие: - использование более активного припоя; - освобождение паяемых металлов, насколько возможно, от оксидов; - сокращение времени предварительного нагрева или температуры с тем, чтобы сохранить активность флюса.
Проблема перемычек представляет собой образование связей припоя между соседними паяными соединениями вследствие наличия избыточного количества припоя (см. рис. 1.4). Образуемая перемычка припоя может пересекать более чем два паяных соединения.
Возникновение первых трех из вышеперечисленных дефектов-перемычек, шариков и шариков под компонентами - зависит от выбора режима процесса пайки. В работе Б. Л. Рус-Коузэл (В. L. Roos-Kozel) было показано [20], что количество дефектов, заключающихся в образовании перемычек, увеличивается с повышением температуры пайки. В исследовании Н. К. Ли (N. С. Lee) и Г. П. Эванс (G. P. Evans) указано [21], что уровень дефектов, заключающихся в образовании перемычек, повышается с увеличением времени смачивания. А пайка бессвинцовыми припоями обладает высокой температурой и смачиваемость всех бессвинцовых припоев хуже, чем свинецсодержащих припоев. Поэтому при бессвинцовой пайке возникает большое число дефектов образования перемычек.
Методы снижения дефектов образования перемычек могут быть резюмированы, как приведено ниже: - использовать более холодный профиль пайки или меньшею скорость повышения температуры; - использовать флюс с меньшей скоростью смачивания.
Образование шариков припоя - наиболее широко освещенная проблема из тех, . которые связаны с процессом использования паяльных паст. Образование шариков припоя вызывает беспокойство, связанное с возможностью короткого замыкания и утечки токов, а также возможности формирования соединений с недостаточным количеством припоя. С развитием технологии монтажа компонентов с малым шагом выводов и безотмывочных методов требование, заключающееся в отсутствии образования шариков припоя при сборке по технологии поверхностного монтажа, становится все более строгим.
Методика проведения эксперимента на растяжение паяных соединений
Для получения представительных результатов технологический процесс пайки, как бессвинцовых, так и свинцовых паяных соединений, должен состоять из следующих операций. - механическая или химическая (например ортофосфорной кислотой) очистка поверхности пайки; - предварительное облуживание используемым припоем при испытании; - введение припоя, его расплавление и удаление излишков.
Очистка и предварительное облуживание имеет важное значение, так как в этом случае достигается меньший разброс характеристик прочности. Для предварительного лужения применяется тот же припой, какой применяется и для последующей пайки[30].
Необходимо учитывать, что компоненты, не содержащие свинца, требуют особых технологий при ручной пайке. В данном вопросе все ведущие производители единодушны - большинство бессвинцовых компонентов полностью совместимы со стандартными технологиями ручной пайки оловянно-свинцовыми припоями. Противоречие заключается в том, что для совместимости с требованиями RoHS необходимо паять обязательно бессвинцовым припоем. В процессе пайки необходимо предотвратить термодиструкцию электронных компонентов. Проблемы могут быть связаны с тем, что большинство из бессвинцовых припоев имеет повышенную температуру плавления, несовместимую с максимальной температурой пайки выбранных компонентов.
Для ручной пайке, выбираются паяльные станции, обладающие достаточным запасом мощности, термостабильностью и возможностью поддержания постоянной температуры при работе на более высоких уровнях, необходимых для бессвинцовых материалов.
Современные паяльные станции обеспечивают приведенные выше требования, но при работе с бессвинцовыми припоями, для соблюдения необходимых температурных профилей некоторых компонентов, имеет смысл быстрее убирать жало паяльника с места пайки.
Для выполнения процесса пайки использовалась паяльная станция в виде нагревающей пластины со стабилизатором заданной температуры до 400 С. В процессе пайки стабилизируются два фактора: температура и продолжительность пайки. Эти факторы имеют значение для достижения высокой прочности и однообразия получаемых паяных соединений.
Механические свойства паяного соединения имеют сложную многокомпонентную структуру и зависят от собственной прочности припоя в шве, прочности связи припоя с металлом спаиваемых элементов, прочности интерметаллических соединений и т.д. При оценке прочности паяных соединений необходимо использовать механические характеристики припоев, определенные с учетом влияния конструктивных и технологических параметров соединения[31].
В соответствии с ГОСТ 28830-90[32] образцы для испытания на растяжение были изготовлены спаиванием двух медных стержней 0 3.5 мм с тем, чтобы была получена равномерность в распределении напряжений растяжения в спае и обеспечена соосность стержней.
Образец и его геометрические параметры представлены на рис.2.6. Размеры образцов, полученные с применением бессвинцовой и свинцовой технологии, были одинаковыми.
Существенное влияние на прочность паяных соединений оказывает режим пайки. Правильно выбранные температура и время пайки обеспечивают качественное соединение выводов ЭРЭ и платы.
В процессе испытаний исследовались влияние температуры пайки и длительности пайки на прочность паяного соединения при комнатной температуре. Образцы паялись припоем ПОС 61 , бессвинцовыми припоями 99С, 99С 502 и бессвинцовой пастой: SAC387 LF320. Температура плавления данного бессвиицового припоя - 227 С, бессвинцовой пасты - 217 С.
Параметром оценки прочности выбран предел прочности при растяжении.
Испытания на прочность паяных соединений были проведены в лаборатории кафедры Прикладная механика РК-5 МГТУ им. Н. Э. Баумана на универсальной испытательной машине 1958У-10 № -95. Образец, растягиваемый на разрывной машине, показан на рис.2.7. Для всех испытанных образцов фиксировалось усилие разрыва паяного соединения и вычислялась прочность на растяжение. Испытания всех образцов проводились при комнатной температуре.
Методика проведения эксперимента для исследования структуры паяных соединений
Изучаемые образцы при испытании на структуру были подготовлены аналогичным способом как при испытании на растяжение.
Сканирующие микроскопы применяются в первую очередь как исследовательский инструмент в физике, электронике, биологии. Электронный микроскоп практически единственный прибор, который может дать изображение поверхности современной микросхемы.
С помощью сканирующего электронного микроскопа HICATHI S-4800 проведено визуальное исследование микроструктуры бессвинцового припоя после получения гладкой поверхности паяных соединений, обработанных мелкой наждачной бумагой и алмазной пастой.
Элементный состав интерметаллического соединения определялся методом микрорентгеновского спектрального анализа
Сопоставление механических характеристик соединений, паянных бессвинцовым припоем и пастой
Чтобы сравнить механические характеристики соединений между бессвинцовым припоем и пастой, мы одновременно испытали предел прочность соединения бессвинцовым припоем 99С и бессвинцовой пастой SAC387 LF320 при температуре пайки 250 С и длительности пайки 20 сек. и при температуре пайки 260 С и временем пайки 20сек. Результат сравнения, приведен в табл. 11.
Показано, что при данном режиме пайки предел прочности соединения бессвинцовым припоем 99С выше предела прочности соединения бессвинцовой пастой SAC387 LF320. Стабильность соединения бессвинцовым припоем 99С лучше, чем бессвинцовой пастой SAC387 LF320. Таким образом, при испытанном режиме пайки механические свойства бессвинцового припоя 99С лучше, чем у бессвинцовой пасты SAC387 LF3 Флюс выполняет различные функции в процессе пайки, компоненты флюса также часто довольно сложны. В общем случае флюсы, используемые в паяльных пастах, содержат смолы, активаторы, растворители и реологические добавки.
Роль флюса в процессе пайки комплексная и сводится к: - очистке поверхности твердого металла; - уменьшению поверхностного натяжения расплавленного металла; - высаживания на поверхности твердого металла металлических ионов, как имеющихся в самом флюсе, так и образующихся за счет растворения припоя во флюсе.
Было изучено влияние применения флюса на прочностные характеристики паяных соединений. Результаты эксперимента с образцами, припаянными бессвинцовым припоем 99С с обычной канифолью и многоканальным трубчатым бессвинцовым припоем 99С с флюсом Crystal 502 приведены в табл. 12.
Показано, что флюс заметно влияет на стабильность полученных соединений.
Существенное влияние на прочность паяных соединений оказывает режим пайки. Правильно выбранные температура и время пайки способствуют протеканию необходимых физико-химических процессов и обеспечивают качественное соединение.
Полученные результаты показывают, что бессвинцовый припой 99С 502 обладает наилучшими прочностными характеристиками по сравнению с другими. Чтобы подробно исследовать влияние технологических параметров на механические характеристики паяных соединений бессвинцовым припоем 99С 502, были проведены комплексные испытания на прочность паяных соединений в лаборатории кафедры Прикладная механика РК-5 МГТУ им. Н. Э. Баумана на универсальной испытательной машине 1958У-10 №-95. В процессе испытаний исследовалось влияние температуры и времени пайки на прочность паяного соединения. Результаты эксперимента, приведенные в табл. 13, получены путем оценки напряжений.
Из графиков на рисунках 3.3 и 3.4 видно, что температуры и длительность пайки существенно влияют на предел прочности соединений и ско.
С повышением длительности пайки предел прочности паяных соединений уменьшается. Максимальный предел прочности соединения получен при длительности пайки 5 сек..
Влияние изменения длительности пайки на СКО в температурном диапазоне 250 С — 260 С незаметно. При температуре пайки 270 С с повышением длительности пайки СКО заметно повышается.
В испытанном температурном диапазоне 245 С - 260 С влияние изменения температуры пайки на предел прочности соединений не наблюдается, при температуре пайки 270 С получен минимальный предел прочности паяного соединения.
Температура пайки значительно влияет на СКО. До 250 С с повышением температуры пайки СКО быстро уменьшается, в температурном диапазоне 250 С - 260 С изменение температуры не влияет на СКО. Минимальная величина СКО получается при температуре пайки 250 С, максимальная - 270 С.
Следовательно, в температурном диапазоне пайки 250-260 С и времени пайки 5-15 сек. будет получено стабильное и прочное паяное соединение
Пайка часто приводит не только к физическому растворению основных металлов расплавленным припоем, но также к образованию продуктов химических реакций между основным металлом и компонентами припоя[35]. Типичные образуемые продукты реакции — это интерметаллические соединения на поверхности раздела между припоем и основным металлом, показанные на рис.3.5.
С помощью сканирующего электронного микроскопа было проведено визуальное исследование микроструктуры бессвинцового припоя после получения гладкой поверхности паяных соединений, обработанных мелкой наждачной бумагой и алмазной пастой. Изучаемые образцы при испытании на растяжение были подготовлены аналогичным способом.
