Sn-Bi基低温无铅焊料的研究进展

作为一种新型低温无铅焊料,Sn-Bi基低温无铅焊料具有较低的熔化温度以及优良的焊接性能,在电子封装领域有着广泛的应用。随着电子元器件向微型化方向的发展,对低温无铅焊料的性能提出了更高的要求。添加微量的合金元素及纳米颗粒可以改善焊料的组织性能,满足电子元器件发展的需求。系统介绍了Sn-Bi基低温无铅焊料的组成、结构以及焊接性能,综述了合金元素和纳米颗粒对Sn-Bi基低温无铅焊料组织性能的影响及作用机理,分析了在研制Sn-Bi基低温无铅焊料过程中存在的不足之处,并提出了相应的改进方法。最后对Sn-Bi基低温无铅焊料在发展中需要关注的问题进行了总结与展望。     

无铅工艺和有铅工艺

随着国际环保要求逐步提高,无铅工艺成为电子产业发展的一个必然过程。详细介绍了有铅工艺和无铅工艺的焊料合金成分、焊料成本、焊料合金熔点温度、焊料合金可焊性、焊焊接后出现的各种故障现象和焊接工艺特点,同时指出了有铅和无铅工艺对电子元器件和PCB要求的不同点,指出了它们的利弊以及使用设备的通用性。     

无铅焊料在清华大学的研究与发展

清华大学材料科学与工程系电子材料与封装技术研究室研制了6个系列的无铅焊料:Sn-3.5Ag添加Cu或Bi; Sn-3.5Ag-1.0Cu添加In或Bi; Sn-Ag-Cu-In添加Bi; Sn-Ag-Cu添加Ga; Sn-Zn添加Ga; Sn-Zn添加多种元素。重点介绍了Sn-Zn添加多种元素。对6个系列无铅焊料的研究取得了较好的实验结果,得到比较理想的低温焊料体系,有的合金熔点已非常接近铅锡共晶焊料熔点183℃。     

Sn—Ag—Cu无铅焊料性能研究

环保和微电子器件高度集成化的发展驱动了高性能无铅焊料的研究和开发,Sn—Ag－Cu系无铅焊料由于具有良好的焊接性能和使用性能,已逐渐成为一种通用电子无铅焊料。文章通过实验的方法,研究了8种不同配比的Sn—Ag—Cu焊料中银、铜含量对合金性能（包括熔点、润湿性和剪切强度）的影响,并对焊料的显微组织进行对比与分析,得出低银焊料的可靠性比高银焊料好,同时Sn－2．9Ag—1．2Cu的合金具有较低的熔点且铺展性好,为确定综合性能最佳的该系焊料合金提供了依据。     

纳米颗粒增强无铅复合焊料的研究现状

熔化温度、润湿性及长期使用过程中的可靠性决定了无铅焊料的应用范围.通过添加适量纳米颗粒可显著提高无铅焊料的性能,特别是添加适量纳米Ag颗粒后SnCu焊料蠕变断裂寿命是未添加时的13倍.介绍了添加纳米颗粒对无铅焊料的物理化学性能的影响;探讨了纳米颗粒增强无铅复合焊料微观结构和力学性能;展望了纳米颗粒增强手段对焊料应用的前...     

无铅表面组装工艺试验

<正> 1 前言 与标准的锡/铅焊料相比,使用无铅焊料组装印制板需要更高的工艺温度,该问题在电子工业从含铅焊料向无铅焊料转变时就已成为了人们关注的焦点。由于无铅焊料的熔点高、浸润性差,回流焊接需要的温度比当前使用的含铅焊料的高30～40℃。因此,元件制造商、印制板制造商、组装商和设备制造商大都会受到影响。     

新型Sn-Ag-Cu-Cr无铅焊料合金的研究

对新型Sn-Ag-Cu-Cr无铅焊料进行了熔点、力学性能、润湿性能等的测试,并从微观方面分析了Cr对Sn-Ag-Cu系无铅焊料的作用规律机理。结果表明:Cr的加入对材料力学性能的影响较为显著,当Cr含量(质量分数)在0.1%左右时可提高焊料的各项力学性能指标,而当含量过高后,又将降低材料的强度,提高脆性,Cr含量少于0.5%时,对焊料的熔点影响较小,而Cr的加入对焊料的铺展性能却有降低作用。     

Sn-Zn系无铅焊料抗氧化性和润湿性研究现状

Sn-Zn无铅焊料由于熔点接近Sn-Pb,价格低廉、无毒性、力学性能优良等特点,倍受人们的关注。然而由于Zn的表面活性高,在钎焊过程中焊料容易氧化,导致了润湿性能下降。本文综述合金元素对Sn-Zn无铅焊料氧化性能、润湿性的影响。并对Sn-Zn焊料今后的研究方向进行了简要分析。     

无铅焊料的蠕变行为研究进展

无铅焊料已经逐渐代替锡铅焊料广泛应用于电子产品连接技术。但其在环境中的物理和机械性能,尤其是蠕变性能却低于锡铅焊料合金,成为无铅焊料可靠性的主要问题。综述了近些年来无铅焊料蠕变性能的研究,包括蠕变机制、蠕变本构方程、焊点尺寸、无铅合金成分、金属间化合物以及微观组织结构对蠕变性能影响等主要研究热点,并对此领域的发展做出了展望。     

国内外覆铜板文献摘录（11）

电子玻璃纤维介电性能和工艺参数的研究;镀通孔-孔洞产生的根源和调整方法;挠性印制线路板用特殊电解铜箔;Sn-8Zn-3Bi无铅焊料的表面改性;低熔点无铅焊料的研制。     

Nanoparticles of the Lead-free Solder Alloy Sn-3.0Ag-0.5Cu with Large Melting Temperature Depression

Due to the toxicity of lead (Pb), Pb-containing solder alloys are being phased out from the electronics industry. This has lead to the development and implementation of lead-free solders. Being an environmentally compatible material, the lead-free Sn-3.0Ag-0.5Cu (wt.%) solder alloy is considered to be one of the most promising alternatives to replace the traditionally used Sn-Pb solders. This alloy composition possesses, however, some weaknesses, mainly as a result of its higher melting temperature compared with the Sn-Pb solders. A possible way to decrease the melting temperature of a solder alloy is to decrease the alloy particle size down to the nanometer range. The melting temperature of Sn-3.0Ag-0.5Cu lead-free solder alloy, both as bulk and nanoparticles, was investigated. The nanoparticles were manufactured using the self-developed consumable-electrode direct current arc (CDCA) technique. The melting temperature of the nanoparticles, with an average size of 30 nm, was found to be 213.9°C, which is approximately 10°C lower than that of the bulk alloy. The developed CDCA technique is therefore a promising method to manufacture nanometer-sized solder alloy particles with lower melting temperature compared with the bulk alloy.     

Sn-Bi系列低温无铅焊料及其发展趋势

对国内外无铅焊料的发展情况进行了综述,总结了微电子行业的高、中、低温无铅焊料的应用技术领域,详细介绍了Sn-Bi系低温无铅焊料的发展及其物理化学性能,并从市场的角度分析了该系无铅焊料的发展趋势及市场前景.     

Sn-Ag-In系焊料的实用化与今后的课题

焊料合金低融点化是实现无铅化的关键技术。经研究表明,Sn-Ag-In系焊料在焊接可靠性方面能够满足要求,有广阔的应用前景。     

高温高铅焊料无铅化的研究进展

微电子封装工业中应用于高温领域的高铅焊料的无铅化是一个国际化难题。对目前高温无铅焊料的研究进展进行了综述,包括80Au-20Sn、Bi基合金、Sn-Sb基合金和Zn-Al基合金。从各种焊料的熔化行为、力学性能、导电导热性能、润湿性、界面反应和可靠性等方面,总结了这些高温无铅焊料的特性以及在应用中各自存在的问题。通过比较,认为Sn-Sb基合金在高温领域取代高铅焊料将有很大的应用前景。     

Evaluation of Lead- Free Solder Joints in Electronic Assemblies

The feasibility of printed circuit board assembly with lead-free solder alloys was investigated. Studies were conducted with two baseline eutectic binary alloys, SnBi and SnAg, and three new lead-free solder formulations: (1) 91.8Sn-4.8Bi-3.4Ag (wt%) developed at Sandia Laboratories, (2) 77.2Sn-20In-2.8Ag developed at Indium Corp. of America, and (3) 96.2Sn-2.5Ag-0.8Cu-0.5Sb provided by AIM Inc. The basic physical properties (melting temperature, wetting, mechanical strength) pertinent to each of the newly developed alloys are described. The feasibility of 0.4 mm pitch assembly was established with each of the lead-free solder alloys investigated, although the processing windows were generally found to be narrower. All solder joints exhibited good fillets, in accordance with the workmanship standards. Wetting of the lead-free solders was significantly improved on immersion tin vs imidazole finished circuit boards. The laminates did not suffer thermal degradation effects, such as warpage, delamination, or severe discoloration (reflow was performed under an inert atmosphere). It is thus concluded that the manufacturability performance of the new solder formulations is adequate for surface mount applications.     

无铅波峰焊接设备特点

相对于传统的Sn—Pb焊料，无铅焊料需要较高的焊接温度，而且润湿性差，另外免清洗助焊剂和水溶性助焊剂的固体含量低，活性温度高和活性区间窄。无铅焊料和助焊剂的特性决定了无铅波峰焊设备在结构和材料选用上有很大不同。本文通过对无铅波峰焊设备的各个部分的特点进行分析，为传统的旧波峰焊设备的改造提供参考。     

无铅波峰焊设备的特点

相对于传统的Sn-Pb焊料,无铅焊料需要较高的焊接温度,而且润湿性差,另外免清洗助焊剂和水溶性助焊剂的固体含量低,活性温度高和活性区间窄。无铅焊料和助焊剂的特性决定了无铅波峰焊设备在结构和材料选用上有很大不同。通过对无铅波峰焊设备的各个部分的特点进行分析,为传统的旧波峰焊设备的改造提供参考。     

表面封装用无铅软钎料的接头强度及熔点范围的研究

研究了Bi的添加量,对电子表面封装(SMT)用Sn-Ag近共晶无铅软钎料钎焊接头抗拉强度和熔点及熔点范围的影响。随着Bi含量的增加,钎焊接头抗拉强度也随着增加,同时钎料的液固相线温度均降低。当Bi的含量达到5%时,抗拉强度增加快;Bi的添加量大于5%时,抗拉强度上升缓慢。在Bi的含量增加时,熔点温度范围也逐渐变宽,使得凝固时间变长,这对于表面组装中的电子元件与器件的焊接是非常不利的。故在Sn-Ag近共晶无铅软钎料中Bi的添加量,应加以适当的控制。     

添加微量高熔点金属对无铅焊料性能的影响

研究了在SnAgCu、SnAgBi、SnZn三个系列无铅焊料中添加质量分数为0.1%的高熔点金属(Ni、Co、Fe)对其熔融特性、力学基本性能和浸润性的影响。结果表明,添加微量高熔点金属对焊料的熔融特性影响小于2%。添加微量Ni能明显改善SnAgCu系和SnZn系焊料的力学性能,并能使SnAgBi系焊料在铜表面的接触角降低约10%~14%。添加微量Co或Fe后的新焊料仅少部分性能指标有所提高,而部分性能参数则严重下降。