Sn-Zn系钎料研究及应用现状

随着钎料无铅化的发展,Sn-Zn钎料以其低廉的成本,与SnPb钎料相近的熔点成为无铅钎料研究的重点.但是Sn-Zn钎料存在易氧化,抗腐蚀性差,润湿性差的问题,通常在SnZn钎料中加入不同元素,改善其性能.主要阐述不同添加元素Bi、Al、In、Re(稀土元素)、Ag、Cu、P和多元合金对SnZn钎料自身性能和钎料与Cu结合性能的影响,概述SnZn系钎料的工业应用现状.     

Ag含量对Sn-Zn-Ag无铅钎料腐蚀性能的影响

在Sn-Zn共晶钎料中加入不同含量的Ag元素制成Sn-9Zn-xAg无铅钎料,利用失重法、扫描电镜的腐蚀形貌观察以及EDS成分分析,分析了Sn-9Zn-xAg无铅钎料在3%NaCl溶液浸泡腐蚀情况下的腐蚀行为,并与Sn-Pb以及Sn-Zn钎料进行比较.结果表明:随着Ag含量的增加,钎料合金的抗腐蚀性能有所提高.     

微电子组装中Sn-Zn系无铅钎料的研究与开发

无铅钎料的研究开发是我国电子材料行业目前面临的紧迫课题.其中Sn-Zn系无铅钎料具有低的熔点,优良的力学性能,能获得可靠的钎焊接头,且其原材料丰富、价格便宜,有望替代Sn-Pb钎料.但该系钎料易氧化,抗腐蚀性较差,目前还未得到广泛的采用.介绍了开发新型无铅钎料应满足的要求,及几种有潜力的Sn-Zn系无铅钎料.     

合金元素对Sn-Zn基无铅钎料高温抗氧化性的影响

研究了不同微量合金元素对Sn-Zn基无铅钎料高温抗氧化性的影响。钎料在液态下的表面颜色变化以及热重分析表明,Al、Cr能明显改善Sn-Zn基钎料的抗氧化性能。通过俄歇能谱深度剖析和X射线衍射分析探讨了合金元素的抗氧化机理:Al和Cr在钎料表面或亚表面富集,形成阻挡层,抑制了钎料的氧化。比较了合金元素对Sn-Zn基钎料润湿性能的影响,结果表明Al的加入不利于钎料的铺展。通过实验得出结论:Cr是一种比Al更具有吸引力的Sn-Zn基钎料的高温抗氧化合金元素。     

无铅钎料开发研究现状

综述了国内外无铅钎料开发的新进展和部分钎料的应用情况,重点介绍了合金元素对Sn-Zn和Sn-Ag两种合金系的性能影响。结合目前的研究成果,详细介绍了无铅钎料开发的现状及前景。     

Sn-Zn系无铅钎料最新进展

Sn-Zn系钎料熔点与传统Sn-37Pb钎料十分接近,成本低廉,被研究者所推崇。由于Zn的存在导致Sn-Zn钎料润湿性差及抗氧化性不足,阻碍了该钎料的发展。添加合金元素和纳米颗粒是改善Sn-Zn钎料组织和性能行之有效的方法之一,为国内外研究者所推崇。结合国内外Sn-Zn系无铅钎料最新研究成果,探讨添加微量的合金元素In、Ni、Cr、Ga、Bi、Cu、Al、Ag、稀土元素及纳米颗粒对钎料润湿性、抗氧化性、力学性能、显微组织和界面组织的影响,同时简述有关钎剂对Sn-Zn的影响,并对Sn-Zn系钎料的发展趋势进行分析与展望。     

无铅软钎料的研究现状与展望

随着国际上禁止含铅钎料使用日期的临近，无铅软钎料的研究开发与推广应用已迫在眉睫。综述了近年来国内外在无铅软钎料领域的研究开发情况，着重介绍了近一两年来的研究成果及应用情况，并指出目前国内对于该领域最值得关注的Sn-Zn与Sn-Ag两个系列无铅钎料的研究相对滞后，应当加快这方面的研究开发与实用化的步伐，争取早日赶上国际水平。     

无铅电子封装发展现状

无铅钎焊方法现已成为环保型电子产品封装中的关键性技术。在几种替代选择的合金中,结合考虑了其他合金如Sn-Zn-Bi熏Sn-Cu熏Sn-Bi-Ag等,确认Sn-Ag-Cu合金族为无铅钎料的首选。通过采用对热力学和结构分析,结合CLAPHAD法等动力学计算方法,已经精确的测出了无铅合金体系的相图。当Sn-Zn蛐Cu体系中形成Cu-Zn化合物时,在大多数无铅钎料蛐Cu的界面处形成Cu6Sn5蛐Cu3Sn层。研究了在固态和钎料中的金属间化合物层的生长动力学熏也考虑到了蠕变和疲劳现象。在无铅钎料的许多未来应用中,需要更多的工作来建立合理的科学基础以推进它们的应用。     

中国无铅钎料专利研究报告

本文涵盖了自1995年至2005年所有涉及到无铅钎料的中国专利。报告的钎料范围是用于表面组装技术，有明确限定成分和成分质量比的Sn基无铅钎料（无铅焊料）。报告的主要内容包括无铅钎料专利的申请者情况及申请和授权情况；在申请专利钎料中Sn-Zn系、Sn-Ag系、Sn-Bi系和Sn-Cu系的数量分布情况以及钎料所含元素情况；国外申请者申请和授权情况；制备方法的情况。最后指出了我国的无铅钎料专利领域存在的问题和发展方向。     

冷却速率对无铅钎料和焊点质量影响

阐述了再流焊冷却速率对无铅钎料和焊点质量的影响的研究现状.已有的研究结果表明:冷却速率对于无铅钎料的微观组织、拉伸性能、金属间化合物的形态和尺寸以及焊点中的凝固缺陷等都有显著的影响.选择合适的冷却速率可以提高焊点质量.     

Sn-Zn系无铅焊料研究和亟待解决的问题

文章介绍了无铅焊料研究的趋势及Sn-Zn系焊料研究取得的最新进展,分析了Sn-Zn系焊料与Sn-Ag系焊料研究的差距。最后,文章还总结了Sn-Zn系焊料研究面临的困难,找出了存在于基础研究和应用研究领域的若干问题,指出Sn-Zn系焊料的研究还需要更加深入。     

Effect of small additions of alloying elements on the properties of Sn-Zn eutectic alloy

Sn-Zn alloys have been considered for use as lead-free solders. Their poor wetting and oxidation resistance properties are the main obstacles that prevent them from becoming commercially viable solders. The effects of alloying elements, such as lanthanum, titanium, aluminum, and chromium, on oxidation resistance, wetting properties, and tensile properties of eutectic Sn-Zn solder are described herein. Results show the addition of alloying Ti, Al, and Cr can improve the oxidation resistance of Sn-9Zn solder. La, Ti, and Cr do not have much effect on the wetting properties, whereas Al worsens the wetting. Differential scanning calorimetry investigations reveal the solidus temperature of these solders to be ∼200°C. Addition of Cr improves ductility while maintaining tensile strength.     

从专利角度探讨Sn-Zn无铅焊料研究现状

无铅焊料的研发及专利权的保护是我国电子行业亟待解决的问题。文中结合中国专利权的特点,描述了世界各国在无铅焊料专利上的竞争以及Sn-Zn无铅焊料的专利申请状况,并据此分析了Sn- Zn无铅焊料的研发及应用状况、专利Sn-Zn无铅焊料的特点以及应用障碍,以期对我国自主知识产权的Sn-Zn无铅焊料的研发及无铅专利保护有所帮助。     

Flux development for lead-free solders containing zinc

New lead-free solders containing zinc are promising candidates to replace near-eutectic tin-lead solders because the solders melt at lower temperatures than Sn-Ag-base solders. They also possess good mechanical and fatigue properties and are less expensive. However, the contact angle on copper for Sn-Zn solders is high when fluxes used for Sn-Pb solders are utilized. A novel approach for flux development to improve wetting of copper surfaces by tin-zinc eutectic solder was developed: tin containing organic compounds, which decomposes at soldering temperatures and produces metallic tin on surfaces to be soldered was added to several specially formulated fluxes. This process improves wetting of copper surfaces by molten tin-zinc eutectic solder. Fluxes were developed that give a contact angle as low as 20°.     

The properties of Sn-9Zn lead-free solder alloys doped with trace rare earth elements

The Sn-Zn alloys have been considered as lead-free solders. It is well known that their poor properties of wetting and oxidation resistance are the main problems to prevent them from becoming commercially viable solders. In this paper, trace rare earth (RE) elements of mainly Ce and La have been used as alloying elements into the Sn-9Zn alloy. The results indicated that with the RE addition the originally coarse β-Sn grains in the microstructure of the alloy were refined. The tensile strength significantly increased with only a slight decrease in ductility. The surface tension was decreased, resulting in great improvement in wetting properties with rosin-based active flux.     

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℃。     

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。     

Effects of reflow on wettability, microstructure and mechanical properties in lead-free solders

Solder joints used in electronic applications undergo reflow operations. Such operations can affect the solderability, interface intermetallic layer formation and the resultant solder joint microstructure. These in turn can affect the overall mechanical behavior of such joints. In this study the effects of reflow on solderability and mechanical properties were studied. Nanoindentation testing (NIT) was used to obtain mechanical properties from the non-reflow (as-melted) and multiple reflowed solder materials. These studies were carried out with eutectic Sn-3.5Ag solders, with or without mechanically added Cu or Ag reinforcements, using Cu substrates. Microstructural analysis was carried out on solder joints made with the same solders using copper substrate.