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Sn-Zn系无铅焊料研究和亟待解决的问题

放大字体  缩小字体 发布日期:2010-12-01  浏览次数:794

     Sn-Zn-Al合金是一种新的无铅焊料合金,显示了较好的润湿性能[16]。采用润湿平衡法测试该焊料的润湿时间表明,焊料在铜表面的润湿时间与铜片浸入焊料溶体的速度有关。侵入速度越快,润湿时间越短。当铜浸入焊料的速度大于5mms-1时,焊料的润湿时间小于1s。研究还发现,Sn-Zn-Al焊料与铜的润湿反应层中不存在Cu-Sn金属间化合物,而是形成了Cu-Al化合物及Cu-Zn化合物。这些化合物在形成过程中的强烈扩散作用可能是导致该焊料润湿性提高的原因。

     Sn-9Zn合金的润湿性随Cu的加入得到显著改善[17]。使用中性活性松香助焊剂,焊料与铜钎焊时的润湿角显著减小。当Cu含量达到10%时,其润湿角为54°,这是由于Cu的加入降低了Zn的活性,减少了Zn在焊料溶体表面的氧化,降低了焊料溶体的表面张力,从而使焊料获得了较好的润湿性,然而,当合金中Cu为含量超过2%时,合金的抗拉强度和塑性将下降。

     由于上述开发的合金普遍存在提高润湿性的同时其他性能的降低现象,因此目前需要研究开始采用微合金化的方法提高润湿性能,加入的合金元素包括RE(La、Ce)、P、Ga、Ge等元素,在Sn-9Zn焊料的基础上加入以La、Ce为主要成分的混合稀土有利于提高焊料地润湿性能[9,18,19]。然而必须采用活性较高的松香型助焊剂才能得到更加明显的效果,这可能与这些稀土元素的抗氧化性不良有关。另外,La、Ce对Sn-Zn系焊料润湿性的影响机理仍不十分清楚,一种富P的非金属活性组元能明显提高Sn-Zn系焊料的润湿性能,Ga和Ge的添加也能起到与添加P类似的效果,其主要作用是这些元素有利于抑制Sn-Zn系焊料溶体表面Zn的氧化,从而提高合金的润湿性能[19]。

2.2 抗氧化性

     Sn-Zn系焊料的抗氧化性不良是阻碍其发展的重要因素之一。由于Sn-Zn系焊料溶体表面易于形成结构松散的ZnO层,这些氧化物飘浮在溶体表面,从而使焊料难于与基体润湿,并引起焊接缺陷增加以及焊料损耗增大等多种不良影响。Sn-Zn系焊料的表面氧化一直被认为是不可避免的。然而,近期的研究表面Sn-Zn系焊料的抗氧化性也可以通过合金化的方式得到提高。

 
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