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目前最有可能替代Sn-Pb焊料的合金材料

发布时间:2014/4/30 19:32:36 访问次数:3647

   最有可能替代Sn-Pb焊料的无铅合金是Sn基合金。以Sn为主,通过添加Ag、Cu、Zn、Bi、In、Sb等金属元素,构成二元、三元或多元合金,来改善合金性能,M24C08WP提高可焊性、可靠性。主要Sn基合金有Sn-Ag共晶合金、Sn-Ag-Cu三元合金、Sn-Cu系焊料合金、Sn-Zn系焊料合金(仅日本开发应用)、Sn-Bi系焊料合金、Sn.In和Sn-Sb系合金。

   Sn-Ag共晶合金

   Sn-3.5Ag共晶合金是早期开发的无铅焊料,共晶点为221℃。

   在Sn-3.5Ag二元共晶合金中,Sn中几乎不能固溶Ag,Sn-Ag所形成的合金组织是由不含银酌纯(3-Sn和微细的Ag3Sn相结成的二元共晶组织。添加Ag所形成的Ag3Sn,因为晶粒细小,所以Ag3Sn是稳定的化合物,改善了合金的机械性能,其优、缺点如下。

   优点:具有优良的机械性能、拉伸强度、蠕变特性,耐热老化比Sn-Pb共晶焊料优越,延展性比Sn-Pb稍差。因此Sn-3.5Ag共晶合金很早以前就被应用在军工产品和lC的封装中。

   缺点:熔点偏高,润湿性差,成本高。

      

   图3-3 (a)是Sn-Ag合金二元相图。图的右侧,在Ag含量75%附近有一个纵长的Ag3Sn区域,此成分和温度区域内Ag3Sn能够稳定地存在。Ag3Sn左侧低Ag成分处与图3-3 (b) Sn-Pb共晶相图相似。

   图3-3 Sn-Ag合金二元相图与Sn-Pb合金二元相图比较

   虽然Sn-3.5Ag是共晶合金,但并不是一下子凝固的,而是先形成树枝状3-Sn初晶,然后在其问隙中发生共晶反应,最终凝固,形成纤维状Ag3Sn。

     

   从图3-4 (a)可以看到,63Sn-37Pb共晶组织比较均匀,这是由于Sn和Pb结晶彼此都能在某种程度上固溶对方元素。

   从图3-4 (b)可以看到,63 Sn-3.5Ag共晶组织不均匀,这是由于Sn中几乎不能固溶Ag。Sn-3.5Ag形成的合金是由不含Ag的p-sn和微细的Ag3Sn相组成的二元共晶组织。


   最有可能替代Sn-Pb焊料的无铅合金是Sn基合金。以Sn为主,通过添加Ag、Cu、Zn、Bi、In、Sb等金属元素,构成二元、三元或多元合金,来改善合金性能,M24C08WP提高可焊性、可靠性。主要Sn基合金有Sn-Ag共晶合金、Sn-Ag-Cu三元合金、Sn-Cu系焊料合金、Sn-Zn系焊料合金(仅日本开发应用)、Sn-Bi系焊料合金、Sn.In和Sn-Sb系合金。

   Sn-Ag共晶合金

   Sn-3.5Ag共晶合金是早期开发的无铅焊料,共晶点为221℃。

   在Sn-3.5Ag二元共晶合金中,Sn中几乎不能固溶Ag,Sn-Ag所形成的合金组织是由不含银酌纯(3-Sn和微细的Ag3Sn相结成的二元共晶组织。添加Ag所形成的Ag3Sn,因为晶粒细小,所以Ag3Sn是稳定的化合物,改善了合金的机械性能,其优、缺点如下。

   优点:具有优良的机械性能、拉伸强度、蠕变特性,耐热老化比Sn-Pb共晶焊料优越,延展性比Sn-Pb稍差。因此Sn-3.5Ag共晶合金很早以前就被应用在军工产品和lC的封装中。

   缺点:熔点偏高,润湿性差,成本高。

      

   图3-3 (a)是Sn-Ag合金二元相图。图的右侧,在Ag含量75%附近有一个纵长的Ag3Sn区域,此成分和温度区域内Ag3Sn能够稳定地存在。Ag3Sn左侧低Ag成分处与图3-3 (b) Sn-Pb共晶相图相似。

   图3-3 Sn-Ag合金二元相图与Sn-Pb合金二元相图比较

   虽然Sn-3.5Ag是共晶合金,但并不是一下子凝固的,而是先形成树枝状3-Sn初晶,然后在其问隙中发生共晶反应,最终凝固,形成纤维状Ag3Sn。

     

   从图3-4 (a)可以看到,63Sn-37Pb共晶组织比较均匀,这是由于Sn和Pb结晶彼此都能在某种程度上固溶对方元素。

   从图3-4 (b)可以看到,63 Sn-3.5Ag共晶组织不均匀,这是由于Sn中几乎不能固溶Ag。Sn-3.5Ag形成的合金是由不含Ag的p-sn和微细的Ag3Sn相组成的二元共晶组织。


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