SnAgCu焊料中Cu含量对起翘的影响

起翘是指在制造或焊接过程中，通常是在电子元件制造和组装中，材料或组件出现弯曲或翘曲的现象。这种弯曲通常发生在板状或薄膜状材料上，如印刷电路板（PCB）、芯片、电子封装、塑料零件等。起翘可能会导致组件不符合规格，极端情况下会损坏组件或导致电子设备的性能问题。起翘通常是由于不均匀的温度分布、应力分布或材料性质差异等因素引起的。例如，在焊接过程中，不同材料的热膨胀系数不同，可能会导致组件在冷却后产生变形。同样，不均匀的冷却过程也可能导致材料或组件弯曲。

图1.热膨胀系数不匹配引起的翘曲
固、液共存区对起翘的影响
固、液共存区是指在焊料凝固过程中，焊料中同时存在固态和液态相的区域。这个区域的宽度受焊料成分和温度的影响。一般来说，固、液共存区越宽，起翘的可能性越大，因为这意味着焊料凝固的时间更长，从而产生更大的热应力和内部应力。
固、液共存区宽度的影响对起翘的发生是不可忽视的。特别是当采用SnAgCu或SnCu焊料合金进行波峰焊接时，焊料槽中的Cu含量将发生变化。即PCB上的布线和焊盘上的Cu将溶入焊料槽中，使用时间一长，焊料槽中焊料Cu的浓度不断增大，固、液共存区的宽度将随之发生变化。

SnAgCu合金中的Cu含量发生变化时对起翘的影响

图2.使用SnAg3.5CuX合金时Cu含量的变化对起翘发生率的影响

图中用SnAg共晶成分，焊接引脚镀SnPb的元器件时起翘发生的程度，当Cu含量增加到0.2wt%时，起翘的发生率达到最大。然后随着Cu含量的增加，起翘发生率徐徐减少，当Cu含量增加到0.75wt%时起翘的发生率达到最小，然后便又缓慢地增加。显然共晶组分能使起翘发生率最小。因此，有效管理焊料槽中的焊料成分，包括从引脚镀层中混入的Pb和从基板上溶入的Cu，对于确保焊接过程的成功至关重要。

为了减少或避免起翘的发生，需要控制焊料槽中的Cu含量在合适的范围内，一般在0.5%~1.0%之间。除此之外，还可以采用以下一些方法：
优化焊接温度和时间，使印制板或元器件受热均匀且充分。
优化焊接参数，使印制板或元器件受力平衡且适当。
优化印制板或元器件的设计、加工、清洁、储存等环节，提高印制板或元器件的品质和稳定性。
使用合适的浇口位置和形式，避免局部过热或过冷。
使用辅助夹具或支撑物固定印制板或元器件，防止变形。

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审核编辑 黄宇