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国内外对于焊锡粉的研究主要集中于颗粒粒度及其尺寸分布、抗氧化性、多元合金不同成分配比以及添量元素的作用等方面。对于助焊剂则主要集中于成分及其比例、扩展率、粘性、腐蚀性等方面。
Sn-Ag系共晶成分为Sn3.5Ag,共晶点为221℃。此系列发展成熟的是Sn-Ag-Cu (SAC)系,Sn3Ag0.5Cu(SAC305)是此系列的经典产品。这种合金具有优良的物理性能和高温稳定性,其焊接后的连接强度与传统锡铅共晶焊锡相同,甚至更高。在刚刚开始推行无铅化时,大多数厂商都会选择SAC305。由于Ag价格的不断攀升,各机构都在致力研究含Ag在1%以下的低银焊锡膏。
2004年,含Ag为0%~8%,Cu为0%~5%的SAC焊锡,此焊料可以满足回流温度但无法消除立碑效应。2006年,Ag为0.3% ~0.4%的Sn-Ag-Cu-P焊锡,其声明具有和SAC305相同的可焊性、导电性、力学性能、并且可减少Ag与酸碱反应带来的毒性问题。2010年,一种Sn-Ag基焊料,Ag含量为0.2%~1.0%,并添 量的Sb、Cu或Ni、Co、Fe、Mn、Cr、Mo或P、Ga、Ge。添加这些元素可以提高其机械强度,但若添量过高则合金的液相温度也会随之升高。
Koki研制的低银焊锡膏组分为Sn0.1Ag0.7Cu0.03Co,熔点为217~227 ℃。银添加量的减少,使得产品市场波动性降低。钴可防止由热循环导致的组织变化,可保持组织致密,抑制时效性金属间化合物的偏析及凝聚,成本比SAC305减少10%~20%。Genma开发的低成本无银焊锡其组分为Sn0.7Cu0.03Ni0.01Co0.005Ge,熔化温度为226~228℃,添加镍和钴可以提高焊锡的强度和可靠性,其成本比SAC305减少54%。
Sn-Sb合金熔化区间较窄为240~250 ℃,比较主流的合金比例有:Sn5Sb、Sn10Sb。 Sn5Sb被认为可能替代Sn40Pb,其润湿角为35°~55°,比Sn40Pb的20°~35°范围要广,且在100℃时有着良好的剪切强度。常温下Sn5Sb的组织由体心四方结构的β-Sn和面心立方结构的β-Sn-Sb相组成。随着Sb含量的增加,Sn-Sb相颗粒在Sn基体中沉淀,其力学性能也随之提高。
Sn-Bi合金共晶(Sn58Bi)点为139 ℃,采用这种焊料的实装温度可降到200℃以下。Sn-Bi系无铅焊料具有熔点低、润湿性良好的优点,Sn58Bi共晶合金应用于主板封装已经超过20年。但由于其易偏析,焊接接头容易剥落等缺陷限制其应用范围。
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