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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。
Sn-Cu的共晶成分为Sn0.7Cu,共晶温度高达227 ℃。由于Cu和Sn合金是以两种金属间化合物Cu6Sn5(η)和Cu3Sn(ε)的形态分散在Sn中。 Cu6Sn5为良性合金层,呈球状结晶,强度高,是焊点电接触性能和强度的根本;而Cu3Sn是劣性合金层,它位于铜层与Cu6Sn5之间,呈骨针状结晶,脆性,直接影响到焊点的电接触和强度性能,并会造成不润湿现象。
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-Zn共晶(Sn9Zn)点199 ℃,比SAC的共晶温度(217℃)低20℃,比Sn-Pb的(183℃)高15℃,是熔点接近Sn-Pb熔点的合金。通常情况下,焊接部分的凸点下金属(UBM)使用铜,而使用Sn-Zn合金就会生成锌和铜的金属化合物,这种金属化合物在高温高湿环境下会变柔软,连接强度会变弱,但只要在凸点下金属上使用镍电镀或金电镀就可以解决此类问题。另外,由于Zn活性高,极易氧化,工艺条件难控制等缺点,目前在国内的应用并不广泛,未来应用前景非常广阔。
焊料是用于填加到焊缝、堆焊层和钎缝中的金属合金材料的总称。包括焊丝(welding wire)、焊条(welding rod)、钎料(brazing and soldering alloy)等。
熔焊用焊料的熔化温度通常不低于母材的固相线,其化学成分、力学、热学特性都和母材比较接近,如各种焊条、药芯焊丝等。焊缝强度常不低于母材本身;而钎料的熔化温度低于母材的固相线,其化学成分常与母材相去较远,钎缝纤细,尺寸精密,但钎缝强度多数不及母材本身,抗蚀性也较差。焊料在使用时如电弧焊,温度常超过母材和焊料本身许多,无软硬之分;而钎料中的硬钎料,如铜锌料(铜锌合金),银钎料(银铜合金)的钎焊接头强度较大,主要用于连接强度要求较高的金属构件,而软钎料如焊锡(锡铅为主的合金)焊成接头强度较小,主要用于连接不过分要求强度的小接头,如电子仪器、仪表、家电电子线路的接头。 [1]