无铅软钎料合金的最新进展

文章从环境的污染角度论述了开发无铅钎料的重要性以及国外开发现状;指出了开发无铅钎料应注意的问题,重点介绍了日本、美国等近年来试制新型无铅钎料的进展情况。     

无铅软钎料的开发

文章从环境保护角度论述了开发无铅软钎料的重要性及国外的开发现状,重点介绍了近年来新型无铅软钎料的进展情况,分析了存在的问题,指出了开发无铅软件钎料应注意的问题。     

国外无铅软钎料实用化现状

从环境保护角度论述了无铅化的重要性及国外的进展情况，中化目标和无铅软钎料实用化大量生产制品，重点介绍了近年来有望实用化的无铅软钎料修选合金系列和应用现状，分析了存在的问题，指出了无铅软钎料应注意的问题。     

Sn-Zn系无铅钎料的研究现状及发展趋势

介绍了Sn-Zn系无铅钎料的研究及应用现状,阐述了为改善Sn-Zn无铅系钎料存在的不足之处,添加各种合金元素或微量元素如Bi,Ag,In,Ga,Al,RE等元素后,对Sn-Zn系无铅钎料钎焊性能、力学性能的影响以及Sn-Zn系无铅钎料界面反应及界面金属间化合物(IMC)的研究现状.简要综述了国内外有关Sn-Zn系无铅钎料专用助焊剂的研究状况,对Sn-Zn系无铅钎料今后的研究、改进及应用方面的前景和发展方向进行了分析与预测.     

无铅软钎料合金及其焊接性能

日本专利2005—131705号介绍了一种Sn—Zn—In—Ag系软钎料合金，Sn、Zn、In、Ag的组成比为：3．0重量％〈Zn〈5．0重量％、0．1重量％≤In≤4．0重量％、0．1重量％≤Ag≤0．4重量％，余量为Sn。另外，提供一种由所述软钎料合金和焊剂构成的无铅软钎料材料，可解决以往的Sn—Zn（-Bi、-Al）系无铅软钎料存在的起因于Zn的在高温高湿度下与Cu电极的接合强度降低的问题。     

Sn-Zn系无铅钎料研究中的几个热点问题

介绍了Sn-Zn系无铅钎料的应用及研究现状,阐述了Sn-Zn系无铅钎料研究中的几个热点课题。对Sn-Zn系无铅钎料的熔化行为、组织及力学性能相关的研究进行了总结。针对Sn-Zn钎料润湿性、高温抗氧化性、耐腐蚀性这几个不足,对目前的研究情况进行了分析、探讨;另外,还介绍了Sn-Zn系钎料与基板的界面反应和焊点可靠性的相关研究现状。     

Sn-Ag-Cu-Ce无铅钎料合金体系的热力学计算及预测

利用周模型对Sn—Ag—Cu—Ce无铅钎料合金体系进行了热力学计算预测。热力学计算结果表明，Ag、Cu含量(质量分数)分别为0．5％-4．5％时，当Ce的含量(质量分数)超过0．05％时，体系达到化学平衡状态；当Ce的含量(质量分数)达到0．6％左右时，Sn、Ag、Cu分别都出现了“等活度系数”现象。这一研究结果可为无铅钎料合金的成分设计提供理论指导。     

Sn-9Zn-xCe钎料显微组织及钎焊性能的分析

研究了添加稀土元素Ce对Sn-9Zn无铅钎料的润湿铺展性能、显微组织和焊点力学性能的影响.结果表明,Ce元素的加入改善了钎料的润湿铺展性能,质量分数为0.08%时,钎料的铺展面积达到最大,润湿性能最佳.随着Ce元素的加入,钎料的基体组织得到细化,富Zn相逐渐减少,当元素Ce的添加量大于0.08%时,钎料的显微组织中出现块状稀土元素Ce和Sn的金属间化合物.无铅钎料Sn-9Zn中稀土元素Ce的添加量为0.08%时,钎料焊点的力学性能最佳.     

Ag,Al,Ga对Sn-9Zn无铅钎料润湿性能的影响

采用润湿平衡法测试了Sn-9Zn-X(X为Ag,Al,Ga)无铅钎料分别配合ZnCl2-NH4Cl钎剂和免清洗助焊剂,在空气和氮气保护的两种条件下的润湿性能,分析研究了合金元素Ag,Al,Ga的添加量对Sn-9Zn-X无铅钎料润湿性的影响规律.结果表明,合金元素Ag,Al,Ga在Sn-9Zn中的最佳添加量(质量分数)分别为0.3%,0.005%～0.02%,0.5%.采用氮气保护可以显著改善Sn-9Zn-X无铅钎料的润湿性,而Sn-9Zn-X无铅钎料配合ZnCl2-NH4Cl钎剂时具有较好的润湿性,甚至优于Sn-3.5Ag-0.5Cu在相同条件下的润湿性.这一研究结果表明,通过研发适合于Sn-Zn系无铅钎料的高性能助焊剂,从而改善Sn-Zn系钎料的润湿性能是完全可行的.     

电子组装用无铅钎料的研究和发展

综述了近年来国际上无铅钎料的研发现状,重点介绍了无铅钎料的性能要求。指出研究无铅钎料,不只是简单地提供一种替代品,还需要考虑无铅钎料的力学性能、钎焊性能及焊点可靠性能够与传统的Sn-Pb钎料相近、钎焊设备与工艺尽量改动不大等因素,开展无铅钎料的研究具有十分重要的理论意义和实用价值。详细讨论了Sn-Ag系、Sn-Cu系和Sn-Ag-Cu系等三大系列的无铅钎料,指出无铅化电子组装面临着机遇与挑战,要想在激烈的国际竞争中赢得市场,我国必须重视无铅钎料产品的研究开发与产业化,这同时需要电子企业的全力支持与配合。     

Bi、Ag对Sn-Zn无铅钎料性能与组织的影响

研究了Bi、Ag对Sn-9Zn无铅钎料系统润湿性、接头力学性能及微观组织的影响。结果表明:Sn-9Zn无铅钎料的润湿性较差,添加适量的Bi有助于提高钎料的润湿性和接头剪切强度,但同时也使接头的塑性降低;添加适量的Ag能明显改善钎料的润湿性和接头塑性,但Ag的质量分数超过1.5%时会降低钎料润湿性和接头剪切强度。Sn-9Zn-Bi系无铅钎料组织由富Sn相、富Zn相及Bi的析出物组成;Sn-9Zn-Ag系无铅钎料组织由富Sn相、富Zn相及AgZn3化合物组成。     

稀土元素Nd对Sn-9Zn无铅钎料性能的影响

研究了添加稀土元素Nd对Sn-9Zn无铅钎料的润湿性能、显微组织和焊点力学性能的影响.结果表明,Nd元素的加入改善了钎料的润湿性能,质量分数为0.06%时,钎料的润湿力最大,润湿时间最短,润湿性能达到最佳.随着Nd元素的加入,钎料的基体组织得到细化,富锌相逐渐减少,当元素Nd的添加量大于0.06%时,钎料的显微组织中出现小块状稀土元素Nd和Sn的金属间化合物.无铅钎料Sn-9Zn中稀土元素Nd的添加量为0.06%时,剪切力和拉伸力达到最大,分别提高了19.6%和26.6%,力学性能最佳.     

添加铜对Sn-9Zn无铅钎料性能的影响

采用向钎料合金熔体中添加铜粉的方法得到了原位生长金属间化合物颗粒增强的Sn-Zn基复合无铅钎料,并对其熔化行为、组织、力学性能和在铜基体上的润湿性进行了研究.差示扫描量热计(DSC)测量结果表明,少量铜粉对Sn-9Zn的熔点影响较小,但铜粉添加量达3%时将使其熔点急剧升高.铜粉的添加使Sn-9Zn钎料中形成了较均匀分布的Cu5Zn8化合物颗粒相,同时棒状富Zn相相应减少.力学性能测试结果显示,复合钎料的抗拉强度和塑性都得到了改善,抗蠕变性能显著提高;润湿性测量表明,复合钎料对铜的润湿性也有所改善.     

Sn-0.3Ag-0.7Cu-xNd钎料显微组织及性能

研究了稀土元素Nd的添加量对超低银无铅钎料Sn-0.3Ag-0.7Cu的润湿性能、显微组织和力学性能的影响.结果表明,微量Nd元素的加入可以显著改善Sn-0.3Ag-0.7Cu超低银无铅钎料的润湿性能和焊点的力学性能,并且能够起到细化基体组织的作用.当钎料中Nd元素的质量分数达到0.1%时,钎料的综合性能最佳,基体组织最为均匀细化.虽然Ag元素含量的降低使钎料的性能有所下降,但是加入适量Nd元素后钎料的润湿性能已接近传统Sn-3.8Ag-0.7Cu钎料.     

电子互连无铅钎料及焊点蠕变行为研究进展

针对近年来无铅钎料及焊点的蠕变失效问题,综合评述了蠕变变形行为及其在焊点可靠性评估中的应用。首先系统地介绍无铅钎料的蠕变行为,探讨含合金元素/颗粒无铅钎料蠕变性能改性机制。其次评述焊点蠕变行为,探讨焊点成分以及不同基板材料对焊点蠕变特性影响的研究进展。再次结合具体电子器件,采用有限元模拟,分析基于有限元的焊点蠕变响应及疲劳寿命预测,评估焊点可靠性。最后针对无铅钎料及焊点蠕变行为的未来发展进行展望,分析其研究中存在的问题及解决办法,为焊点可靠性进一步研究提供理论支撑。     

Sn-Zn-Ga-xPr钎料组织与性能

研究了添加合金元素Ga及稀土元素Pr对Sn-Zn钎料组织与性能的影响.适量添加镨,可以提高钎料的润湿性能;但当镨含量超过0.12%(质量分数)时,镨会在钎料表面形成氧化渣,恶化钎料的润湿性能.镨的添加可以改善焊点的力学性能,抗剪强度在镨含量为0.08%时增加至最大.镨加入后细化了钎料基体中的富锌相,当镨含量不超过0.08%时,界面层平整且厚度变化不大,但若稀土添加过量,则界面层会明显增厚.镨在Sn9Zn0.5Ga钎料中的最佳添加量为0.08%左右.