利用热机械分析（TMA）确定无铅焊料的回流焊曲线

1. TMA原理及焊料特性

• 核心机制：
  TMA通过尺寸变化检测相变（分辨率为0.1μm）：

  • 扩张癖→ 固相线温度 (Ts)

  • 急剧收缩→ 液相线温度 (Tl)

2. 测试程序

样品制备

• 几何学：

  • 圆柱形样品（Ø5mm×3mm，su射频ace Ra

  • 预清洗（IPA超声波清洗，10分钟）

• 固定装置：

  • 陶瓷探针（热膨胀系数CTE=7ppm/°C），接触力为0.02N。

温度程序

3. 曲线分析与临界温度

• 要点：

  • Ts（固相线）：一阶导数峰值（dL/dT max）

  • TL（液体）收缩曲线的拐点

• 窗户湿润：

  • 有效回流范围= Tl + 25°C ~ Tl + 40°C差示扫描量热法（已验证）

4. 回流焊轮廓设计规则

5. 验证测试

• DOE矩阵：

  因素	一级	二级	3级
  峰值温度	Tl+25°C	Tl+30°C	Tl+35°C
  TAL 时间	40年代	65秒	90年代
  冷却速率	2°C/秒	3°C/秒	4°C/秒

• 指标：

  • IMC厚度Cu₆Sn₅层厚度为3~5μm（>8μm时脆化）

  • 作废X射线≤5%（IPC-A-610G 3级）

  • 剪切强度：≥35MPa（JIS Z3198）

6. 故障模式预防

7. 设备与标准

• TMA 规格：

  • 温度精度：±0.5°C

  • 位移分辨率：0.05μm

  • 样品架热容

• 标准：

  • J-STD-020对湿度敏感

  • IPC-7530个人资料指南