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传统的Sn―Pb焊料
日期:2011-01-23 09:41  点击:1065
在讨论无铅焊料之前,我们必须先来了解一下传统的Sn—Pb焊料。图1—1为Sn—Pb二元合金相图。纯Sn的熔点是232℃,纯铅的熔点是327℃,如表1—1所示,不同比例的Sn与Pb混合在一起,将形成具有不同熔化温度的焊料合金,其力学性能也有很大不同(见表1—2)。在Sn含量达到60~63wt%这一范围内,Sn—Pb之间可以形成共晶合金,其熔点仅为183℃.也就是说,Sn中加入Pb的第一个好处就是可以形成共晶合金,进而有效的降低熔点和所需的焊接温度,因此多年以来在电子组装行业应用最为广泛的就是Sn63—Pb40焊料合金。
                    1~1 SnPb焊料合金种类
组成/wt%
熔化温度/℃
比重/g.cm3
ISO牌号
JIS牌号
GB/T牌号
95Sn—5Pb
183—224
 7.4
 
H95A,E
S—Sn95PbAA,A,B
90Sn—10Pb
183—220
 7.6
 
 H90A,E
S—Sn90PbAA,A,B
65Sn—35Pb
183—186
 8.3
 
 H65A,E
S—Sn65PbAA,A,B
63Sn—37Pb
183
 8.4
S—Sn63Pb37
S—Sn63Pb37E
H63A,B,E
S—Sn63PbAA,A,B
60Sn—40Pb
183—190
 8.5
S—Sn60Pb40
S—Sn60Pb40E
H60A,B,E
S—Sn60PbAA,A,B
55Sn—45Pb
183—203
 8.7
S—Sn55Pb45
S—Sn55Pb45E
H55A,B,E
S—Sn55PbAA,A,B
50Sn—50Pb
183—215
 8.9
S—Sn50Pb50
S—Sn50Pb50E
H50A,B,E
S—Sn50PbAA,A,B
45Sn—55Pb
183—227
 9.1
S—Sn55Pb45
H45A,B,E
S—Sn45PbAA,A,B
40Sn—60Pb
183—238
 9.3
S—Sn60Pb40
H40A,B,E
S—Sn40PbAA,A,B
35Sn—65Pb
183—248
 9.5
S—Sn65Pb45
H35A,B
S—Sn35PbAA,A,B
30Sn—70Pb
183—258
 9.7
S—Sn70Pb30
H30A,B
S—Sn30PbAA,A,B
20Sn—80Pb
183—279
 10.2
 
H20A,B
S—Sn20PbAA,A,B
10Sn—90Pb
268—301
 10.7
S—Sn90Pb10
H10A,B
S—Sn10PbAA,A,B
8Sn—92Pb
280—305
 10.9
S—Sn92Pb8
H8A
 
5Sn—95Pb
300—314
 11.0
 
H5A,B
S—Sn5PbAA,A,B
2Sn—98Pb
316—322
 11.2
S—Sn98Pb2
H2A
S—Sn2PbAA,A,B
Sn—Pb焊料合金中Pb的作用还表现在以下几个方面:
1.       有效降低合金表面张力,进而促进润湿和铺展:
2.       有效抑制锡的相变。纯Sn在冷却到13℃.的温度下会发生有白色的β相转变为灰色的α
相的相变。 而β—Sn具备体心四方晶体结构,而α—Sn具备金刚石立方体结构,这一相变将导致26%的体积增加,进而破坏结构完整性,导致俗称“(锡瘟)”的使用可靠性问题,但是,当纯Sn中含有一点点Pb(事实上,其它杂质元素,也可以起到相同作用)就可以有效的抑制上述相变的发生。
3. 由图1—1可见,当Sn—Pb合金中Pb含量在85~95wt%范围内时,Sn—Pb合金的熔点为300℃左右,这一成分的焊料也是目前在电子工业中广泛使用的高温焊料,特别是需要承受二次焊接场合。其最大的特点是该焊料的固相线之间温差小,因此其凝固与融化的温度区间较窄,从而有着良好的工艺性能。
             1~2 SnPb合金的拉伸,剪切强度数据
合金成分
拉伸强度(psi)
剪切强度(psi)
Sn—95Pb
     4190
   3000
Sn—90Pb
     4400
   3780
Sn—85Pb
    4700
   4470
Sn—80Pb
   
   4740
Sn—75Pb
    5770
   5310
Sn—70Pb
    6140
    5500
Sn—65Pb
    6230
    5590
Sn—62Pb
    6285
   5640
Sn—60Pb
    6320
   5680
Sn—55Pb
    6400
   5780
Sn—50Pb
    6450
    5870

Sn—Pb焊料合金中Pb的作用还表现在以下几个方面:
1.       有效降低合金表面张力,进而促进润湿和铺展:
2.       有效抑制锡的相变。纯Sn在冷却到13℃.的温度下会发生有白色的β相转变为灰色的α
相的相变。 而β—Sn具备体心四方晶体结构,而α—Sn具备金刚石立方体结构,这一相变将导致26%的体积增加,进而破坏结构完整性,导致俗称“(锡瘟)”的使用可靠性问题,但是,当纯Sn中含有一点点Pb(事实上,其它杂质元素,也可以起到相同作用)就可以有效的抑制上述相变的发生。
3. 由图1—1可见,当Sn—Pb合金中Pb含量在85~95wt%范围内时,Sn—Pb合金的熔点为300℃左右,这一成分的焊料也是目前在电子工业中广泛使用的高温焊料,特别是需要承受二次焊接场合。其最大的特点是该焊料的固相线之间温差小,因此其凝固与融化的温度区间较窄,从而有着良好的工艺性能。
             1~2 SnPb合金的拉伸,剪切强度数据
合金成分
拉伸强度(psi)
剪切强度(psi)
Sn—95Pb
     4190
   3000
Sn—90Pb
     4400
   3780
Sn—85Pb
    4700
   4470
Sn—80Pb
   
   4740
Sn—75Pb
    5770
   5310
Sn—70Pb
    6140
    5500
Sn—65Pb
    6230
    5590
Sn—62Pb
    6285
   5640
Sn—60Pb
    6320
   5680
Sn—55Pb
    6400
   5780
Sn—50Pb
    6450
    5870
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