电子组装业有铅钎料禁用期限日益临近。行业内包括材料、设备、生产等各环节的厂商都在加快无铅制程导入的步伐。无铅化过程中,表面组装的焊接工艺至为重要,而随着熔点较高的新型钎料陆续应用,焊接过程的冷却速率也逐渐成为被关注点。无铅钎料熔点较Sn-Pb共晶提高30~40℃,焊接温度相应提高。炉温的提高对元件和电路板构成挑战,焊接出炉温度也相应提高,钎料液相线上时间相对延长。较快的冷速可以控制出炉温度,从而一定程度的控制焊点内部组织以及界面化合物的厚度,提高焊点质量。本文基于实际的回流焊生产工艺,研究冷却速率对无铅焊点质量的影响。主要研究两种无铅焊膏在不同冷速下焊点微观组织和力学性能的变化。实测冷速在-4℃/S~-6.5℃/S之间时形成的无铅焊点具有以下特点:微观组织细化,金属间化合物Ag3Sn和Cu6Sn5呈细颗粒状在钎料中弥散分布,使焊点断裂为韧窝断裂模式,可以起到类似复合材料的原位增强作用。在钎料和Cu盘的界面,化合物厚度较小,且呈大波浪形态,容易缓解应力集中的问题,焊点的力学载荷最大。快冷下界面IMC的强度较焊点内部钎料高,故焊点内部通常成为断裂面;当冷速小于-1.5℃/S时,组织粗化,内部Ag3Sn粗大而尖锐。界面的Cu6Sn5形貌尖锐,且厚度较大,焊点在力学测试时这成为裂纹萌生点,力学载荷最小。界面IMC的形貌和厚度对焊点强度起决定性作用,这也是冷速影响焊点强度最根本的原因。对于无铅回流炉,必须尽可能减小最后一个加热模块和冷却模块之间的距离。使强制冷却在焊点凝固以前起作用,这样才能真正提高焊点质量。