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无铅焊料在电子组装与封装中的应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2011-02-13  浏览次数:129
核心提示:焊料从发明到使用,已有几千年的历史。 Sn / Pb 焊料以其优异的性能和低廉的成本,一直得到人们的重用,但是,铅及其化合物属于有毒物质,长期使用会给人类生活环境和安全带来危害。因此,限制铅的使用的呼声越来越高,各个国家已积极通过立法来减少和禁止铅等有害元素的使用。目前,研究替代 Sn / Pb 焊料的无铅焊料主要集中在 Sn~Ag , Sn--Bi , Sn--Zn 几种合金。本文通过综合评比几种典型焊料综合性能,并讨论了添加各种元素对焊料性能的影响,对于选择最优配比的焊料有一定参考意义。

  1 几种典型无铅焊料研究 .

  1 . 1Sn--Ag 系

  Sn — Ag 系焊料是公认的最常用的无铅焊料之一。 Sn ——/\ S 系相图表明当该二元共品系 (JSn)96 . 5 %和 (d(Ae)3 . 5 %时和锡铅结构相似,存在最低共熔点,其结晶温度是 221'(2 ,‘比原有的锡铅合金熔点要高一些。山图 1Sn--Ag 系合金的状态图可看出, Ag 质量分数超过 50 %的成分范田比较复杂,在 Ag 的质量分数为 75 %附近有个纵长的区域,写着 AS3Sn ,在此成分和温度区域内, Ag3Sn 能够稳定存在,仔细看还·,叮以发现,这个 AS3Sn 区域的左侧与二元共品状态图相似.在 Sn 和 Pb 二元合金的情况下, Sn 和 Pb 结晶彼此都能在某种程度上固溶对力的元素。然而 Sn 中几乎不能闹溶钯。也就是说.所形成的合金组织是山不含 Ag 的纯 p — Sn 和微细的船, Sn 相组成的二元共品组织。

  添加 Ag 所形成 AS3Sn 因为品粒细小,对改善机械性能有很大的贡献。随着 Ag 含量从零开始增加。 0 . 2 屈服强度和拉仲强度也相应增加。虽然与此同时应变量有所降低,但也不算很差。从强度方面来说,添加质量分数为 1 %~ 2 %的 Ag 就能与 Sn~Ph 共品焊锡相同或者超过它。添加质量分数为 3 %以上的 Ag ,强度值显著比 Sn — Ph 共品焊料要高,但超过质量分数为 3 . 5 %以后 ( 过共品成分 ) ,拉仲强度相对降低。这是因为除了微细的 Ag3Sn 结晶以外,还形成了最大可达数— I ‘微米的板状 Ag3Sn 初晶,这一点是混合在一起的两种组织与塑性良好的 Sn — Pb 合金的不同之处。形成粗大的金属问化合物不仅使强度降低,而且对疲劳和冲击性能也有不良影响,因此在设计合金和界面反应时应充分注意。具体说就是“在共品点附近,成分不能向金属间化合物方向偏离”。

 
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