选择锡焊料的基本方法

选择锡焊料的基本方法

我们在选购无铅锡线或无铅锡条时，除了要了解无铅锡线(焊锡丝)价格和无铅锡条(焊锡条)的规格以外，我们还必须要知道适合产品的锡焊料、了解它的性能，所谓知己知彼也不是没有道理的。在了解锡焊料的性能、成本和行业常规应用的基础上，电子组装企业及点装工程师还需要结合自己产品的情况，进行无铅锡焊料的选择，以期得到最佳的工艺性、可靠性及成本的匹配。

选择基本方法

首先，根据所要组装的产品的可靠性要求以及组装焊接方式，初步确定锡焊料的合金组成。要求高的产品通常需要焊料的各方面的综合性能良好，焊接工艺温度要低，避免或减小对产品的不良影响，成本成为最后才考虑的因素。

再综合考虑所要组装的产品的可靠性、无铅锡焊料的性能和成本等方面进行锡焊料的初选后，应该按照国际或国家标准对所初选的无铅锡焊料进行性能检测或者指定供货商到第三方资格的检测机构进行性能检测，如合金化学成分、熔点或液相线、润湿性、力学性能、可靠性能等。各项指标符合设计要求后，就可以开始其应用研究。

应用研究就是用所选锡焊料进行产品的试制，期间可以根据锡焊料的性能、产品特点及产线设备能力等，进行焊接工艺优化；并对焊接后的电路板组件进行焊接质量和可靠性分析评价，鉴定所制备焊点的可靠性，以进一步确认所选择焊料的可靠性是否符合产品的要求。

最后，综合评价选定的无铅锡焊料的表现，包括性能、价格、工艺适用性、可靠性，以及设备、工艺兼容性等，筛选出最合适的无铅锡焊料。

接下来我们就可以开始选购焊锡丝、焊锡条了！

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关于焊接方法中无铅锡问题与对策

关于焊接方法中无铅锡问题与对策 随着产品小型化，高密度实装基板、微细间距部品、多层基板开发的急速发展，伴随着锡丝的无铅化、锡焊接自身就变得更困难了，因此必须重新研究焊接方法。 在SMT再流焊的附加焊接工程及局部焊接的领域，微细化程度 高且多种多样的手工焊与机器人的无铅锡焊接技术的确立也成了当务之急。 1 研究目的 关于无铅锡焊接，我们想就焊接机器人与手工焊的锡焊接方法中面临的问题、具体分析其原因、从对现场有帮助务实的观点出发介绍无铅锡焊接的对策：①锡丝飞溅对策；②漏焊、短接等的对策；③ 烙铁头氧化及助焊剂碳化的防止；④烙铁头寿命的延长；⑤对产品的热影响。 实验中使用的共晶锡丝为 UXE-51《Sn-Ag3-Cu0．5》。 UXE-21《Sn60-Pb40》、无铅锡丝为 2 研究内容 2 ．1 焊接温度的上升与锡球、助焊剂的飞溅 往高温的烙铁头上供给含助焊剂的锡丝（以后简称：锡丝），则锡丝中的助焊剂会因受热膨胀而破裂。这造成锡丝飞溅的原因之一。众所周知，跟以前的共晶锡丝相比，无铅锡丝的溶点高。然而，锡丝中所含有的助焊剂会因为温度的升高而导致其活性降低的问题尚未受到重视。可以认为如果按无铅锡丝的溶点来提高烙铁头温度，助焊剂的活性反而会降低而失去作业性。（注：开发用于焊接机器人的含助焊剂的锡丝即使在高温下也不会失去活性力，比用于手工焊的锡丝在

一定程度更具有耐热性。） 通常，烙铁头温度多被设定在 320?340C上下，比锡丝的溶点高150C 左右。此时，锡丝的温度若与室温一致视为25C，那么两者的 温度差则为300C以上。如果烙铁头温度设定为400C，温度差就变得更大，对锡丝的热冲击也就更大。我们做了以下实验，把烙铁头温度分别设定为320C和400C,往烙铁头上送同量的锡丝，观察锡球、助焊剂等飞溅程度。其结果如图1、图2所示。经观察，烙铁头温度设定为400C，飞溅很明显地增加。由此可知，高温时的热冲击是造成助焊剂及锡球飞溅的原因之一。 锡丝送入V形槽的方法，但是在使用无铅锡丝时锡丝会迅速硬化，所 以不能称之为万全。因此，下面我们介绍通过加热锡丝从而减轻热冲击的预热方法。图3为本公司的焊接机器人烙铁部中，通过加热器- 边加热一边送锡的照片。 阳、e蜒壮林上皆最曲倩什科熾耳 如图所示，在对锡丝进行预热的情况下，我们做了相同的飞溅实验。结果，与没有对锡丝进行预热时相比，具有很明显的差别。 比较图1与图4、图2与图5,可发现锡球、助焊剂的飞溅大量减少了。由此可知，对锡丝进行预热后的飞溅量比没有预热时明显减少。 那么，应该如何去缓和此热冲击呢?为了防止锡丝的飞溅，虽然有把 带境..；＜?i^ii 玛〕；'? i ptfr* 1 q

焊料性质对焊接的影响

焊料性质对焊接的影响 1.前言 目前各种形式的合金焊料，其最权威的国际规范为J-STD-006。此文献之最新版本为1996.6的Amendment 1，由于资料很新，故早已取代了先前甚为知名的美国联邦规范QQ-S-571。IPC还有一份重要的焊接手册IPC-HDBK-001其中之4. 1，曾定义“熔点”在430℃以下为“软焊”(Soldering)，也就是锡焊。另熔点在430℃以上称为“硬焊”（Brazing），系含银之高温高强度焊接。早期欧美业界，亦称熔点600℉（315℃）以下者为软质焊锡，800℉（427℃）以上者为硬质焊锡。原文Solder定义为锡铅含金之焊料，故中译从金旁为“焊锡”，而利用高热能进行熔焊之Soldering（注意此一特定之单字，并非只加ing而已），则另从火旁用字眼的“焊接”，两者涵义并不完全相同。 2.共熔(晶)焊锡 焊锡焊料（Solder）主要成分为锡与铅，其它少量成分尚有银、铋、铟等，各有不同的熔点（M.P.），但其主要二元合金中以Sn63/Pb37之183℃为最低，由于其液化熔点（Liquidus Point）与固化熔点（Solidus Point）的往返过程中，均无过渡期间的浆态（pasty）出现，也就是已将较高的“液化熔点”与较低的“固化熔点”两者合而为一，故称为“共熔合金”。且因其粗大结晶内同时出现锡铅两种元素，于是又称为“共晶合金”。此种无杂质合金外表很光亮之“共熔组成”（Eute ctic Composition）或“共熔焊锡”（Eutectic Solder），其固化后之组织非常均匀，几无粒子出现。其合金比例之不同将影响到熔点变化，该变化之“平衡相图（Ph ase Diagram）”，图请参考第12期TPCA会刊。 另一种组成接近共熔点的Sn60/Pb40合金，则在电子业界中用途更广，主要原因是Sn较贵，在焊锡性（Solderability）与焊点强度（Joint Strength）几无差异下，减少了3﹪的支出，自然有利于成本的降低。与前者真正共熔合金比较时，此60/40者必须经历少许浆态，故其固化时间稍长，外观也较不亮，但其焊点强度并无不同。不过后者若于其固化过程中受到外力震动时，将出现外表颗粒粗麻之“扰焊”现象（Disturbed）之焊点，甚至还可能发生“缩锡”（Dewetting）之不良情形。

电子产品中的无铅焊料及其应用与发展

-　5 - 电子产品中的无铅焊料及其应用与发展 苏佳佳1,2，文建国2 （1.广东工程职业技术学院，广州 510520；2.广东工业大学，广州 510006） 摘　要：由于传统焊接技术使用的Sn-Pb 焊料中的铅会对环境造成污染而被禁止使用，近年来无铅焊料成为了研究热点。文中介绍了运用于电子产品中的无铅焊料的发展背景、特点及要求。根据应用温度不同，无铅焊料可以分为低温、中温和高温无铅焊料。文章综述了它们各自的应用特点、场合及存在的问题和发展前景。 关键词：无铅焊料；锡银合金；锡锌合金；锡铋合金 中图分类号：TN305.94 文献标识码：A 文章编号：1681-1070（2007）08-0005-04 Application Feature and Development of Lead-Free Solders Used in Electronical Product SU Jia-jia 1，2 , WEN Jian-guo 2 （1. Guangdong Polytechnic College , Guangzhou 510520, China ;2. Guangdong University of technology , Guangzhou 510006, China ） Abstract: Due to the destroyed to environment, the solders of Sn-Pb which have been used in traditional welding technology are forbidden. And the lead-free solders have been extensively research in these years. In this paper, the developing-background, feature and requirement of lead-free solders which used in electronic product were introduced. According to the application temperature, the solders have three types, which are low-temperature, mid-temperature and high-temperature. And their application features, fields and existing problems were presented respectively. The development of lead-free solders was also described.Key words: lead-free solder; S n-Ag; Sn-Zn; Sn-Bi 收稿日期：2007-05-11 1 引言 焊料从发明到使用，已有几千年的历史。Sn-Pb 焊料以其优异的性能和低廉的成本，得到了广泛的使用。但是，铅及其化合物属于有毒物质，长期使用会给人类生活环境和安全带来危害。因此，限制铅使用的呼声越来越高，各个国家已积极通过立法来减少和禁止铅等有害元素的使用。20世纪90年代初，美国国会提出了关于铅的使用限制法案（HR2479-Lead Based Paint Hazard Abatement Trust Fund Act ，S-1347-Lead Abate-ment Trust Fund Act ，S-729-lead Exposure Reduction Act ），并由NCMS （the National Center for Manu facturing Sciences ）Lead Free Solder Project 等进行无铅焊料的研究开发活动。目前，研究替代Sn-Pb 焊料的无铅焊料主要集中在Sn-Ag 、Sn-Bi 、Sn-Zn 几种合金焊料上[1]。 2 无铅焊料的特点 理想的无铅焊料最好与原来的Sn-Pb 共晶焊料有相同或相近的性能，比如具备低熔点，能像纯金属那样在单一温度下熔融、凝固，具有与Sn-Pb 相同的熔融温度范围、良好的接合性能和浸润性等。对于

常用锡铅焊料参数

常用锡铅焊料参数Solder AlloyMelting Point, °C solidus / liquidusDensity, g/cm3Electrical Resistivity, μΩ?mThermalConductivity, W/m?KTensile Strength at Break, kgf/cm2TensileElongationat Break, %BrinellHardness, HB合金成分 （合金代号） Sn90Pb10 (alloy #118) Sn63Pb37 (alloy #106) Sn60Pb40 (alloy #109) Sn55Pb45 (alloy #113) Sn50Pb50orPb50Sn50 (alloy #116) Pb55Sn45orSn45Pb55

(alloy #125) Pb60Sn40orSn40Pb60 (alloy #130) Pb65Sn35orSn35Pb65 (alloy #135)熔点℃ 固态/液态密度电阻率导热率抗拉强度延伸率布氏硬度183 / 2137.55--49040-183 / 1838.400.83 / 1918.500.6183 / 2008.68-----183 / 2128.870.83 / 2279.070.166----183 / 2389.280. / 2479.500.176---12Pb70Sn30orSn30Pb70 (alloy #141) Pb75Sn25orSn25Pb75 (alloy #145) Pb80Sn20orSn20Pb80 (alloy #149) Pb85Sn15orSn15Pb85 (alloy #153)

从元素周期表认识无铅焊料的性能

从元素周期表认识无铅焊料的性能 人们对无铅焊料已做了广泛的研究，并已开发出三大系列无铅焊料（表1）。但这几大系列无铅焊料的部分性能，特别是焊接性能/润湿性、焊接温度/工艺性以及经济性等方面，尚不及SnPb焊料。考察这些元素在元素周期表中的位置，我们不难看出，为什么已开发出的无铅焊料在性能上只能部分达到SnPb焊料的水平？或者说，为什么寻找真正能与SnPb合金相同性能的物质是非常非常的困难？ 焊料合金元素在元素周期表中的位置 目前，已经开发成功的无铅焊料的合金成份，基本上由下列元素组成（图1）。元素周期表（表2）显示，这几种元素作为焊膏的合金成分几乎是“非君莫属”。 图1 无铅焊料的基本元素 SnPb合金最符合“相似相融”原则 Sn-Pb焊料几乎有了几千年的历史，至今尚无法完全取代它们，表观上与他们的物化性能有关，而最根本的原因是与Sn、Pb两元素在周期表中的位置有关，它们均是第Ⅳ主族元素，排列位置紧紧相连（Sn 在第五周期内，Pb在第六周期内），就好象同一家族内的弟兄俩一样，血脉相通，它们之间互熔性能好，合金本身不存在金属间化合物（IMC）。 但又由于Pb在元素周期表中是第82号元素位，碳族的末端，属第六周期。而Sn在元素周期表中是

第50号元素，排列在次末端，属第五周期。因为Pb的核电荷数为82，远大于核电荷为50的Sn，故通常Sn可以失去最外层的4个电子形成Sn4+离子，如SnO2，故Sn呈现出明显的金属性能，而Pb原子外层也有4个电子，但因核电荷数有82个，对最外层4个电子有大的引力，故通常Pb只能失去2个电子，形成Pb2+离子，如PbO，故Pb元素的活泼性不及Sn元素的活泼性，因此在使用SnPb焊料焊接金属Cu时，实际上只有Sn参与被焊金属Cu等的结合，而Pb不参与反应，Sn与Cu通过相互扩散的原理，形成金属间化合物Cu6Sn5，焊接学中这种扩散又称之为选择性的扩散，但微观的原因仍是由Sn、Pb元素的原子结构所决定，不同的原子结构显示出Sn的活性要高于Pb。 为何Sn仍将是焊料的基材？ 由于Pb的有害性而将被取代，然而Sn仍是作用优良的焊料基材而被利用，这是因为Sn和其它许多金属之间有良好的亲和作用，它的熔点低，无毒无公害，特别是在地球上储藏量大，价格低，因而仍是一种无法取代的焊料基材，因此所谓的无铅焊料仍是以Sn为基材的焊料，既然Sn的位置已定，从元素周期表来看，任何元素都无法代替Pb而构成类似Sn-Pb合金的焊料。 以Bi为例，Bi是除Pb以外离Sn较近元素，Bi是元素周期中排在第Ⅴ主族（氮族）元素的末位，若从周期上看，Bi排在第六周期期第15列与Pb在同一周期，但Pb排在第14列，根据上述的规律Bi与Sn 不是同族元素，并且Bi的金属性比Pb要弱，表3为Sn、Pb、Bi三者的部分物理常数。 从表3中看出，Bi的非金属性明显比Pb强，Bi是菱状晶体（类似金属晶体），具有脆性，SnBi合金的导电/导热性能不及SnPb合金，Bi与Sn有较好的互熔性，但Sn-Bi合金硬度高，延伸性低，不能拉成丝，一句话SnBi合金焊料不及SnPb合金焊料那样好。 只要将相关金属的熔点同它们与Sn构成的共晶合金比例进行比较（图1），就会发现有一个有趣的规律，即随着金属熔点的降低或者更准确地说，随着金属熔点向Sn熔点的靠近，这些金属与Sn的共晶成份的比例就明显提高（表4），这也形象地验证了“相似相融”的原则。 挑选合金配方不是改进无铅焊料性能的唯一方法 已开发出来的Sn-Zn、Sn-Ag、Sn-Cu合金等无铅焊料的部分性能，特别是焊接性能尚达不到Sn-Pb 焊料的水平，这与它们在元素周期表中的位置以及原子结构有着密切的关系。

无铅手工焊面临的问题与解决方法

无铅手工焊面临的问题与解决方法 一、无铅焊料使用时的问题点 无铅手工焊接在焊料的选择上有一定的限制，譬如Sn-Zn系合金、Sn-Bi系合金的线体成形性较困难，且合金本身易氧化。或者使用中与焊剂的反应存在问题。一般不采纳这二种无铅焊料。目前推举使用的是熔点在210～230℃ Sn-Cu系合金和Sn-Ag-Cu系合金焊料。 众所周知，由于无铅焊料的流淌性差，使焊接时的扩展性(润湿性)大大不如原来的63-37共晶焊料，其扩展性只有原来的三分之一程度。 这种性质的焊料在展开手工焊时，不仅会对应组装基板与元件，也会体现在焊接用烙铁头部，尽管作业中想提高一些焊接温度，但对改善焊料的扩展性作用是不大的。 无铅焊料的熔点，比原来的焊料要高出20～45℃，因此手工焊时必须提高烙铁头的温度，通常使用的焊接温度是焊料的熔点温度加上50℃左右较妥当。考虑到焊接用烙铁头温度会由于本身功率及头部重量而存在差异，故温度的设定要比焊接温度高100℃左右。原来63-37共晶焊料的烙铁头温度约在340℃左右，使用Sn-O.7Cu焊料时的温度约

在380℃.关于手工焊接来讲,超过350℃以上时已作为界限温度，这种状态下的焊接可加快烙铁头的损耗，在超出焊剂的活性范围时易产生焊剂的碳化，降低焊剂的活性效果，这也会成为焊接中常见的焊剂或焊料飞溅的缘故。 二、手工焊接的注意点及解决方法 由上所述，在采纳直接加热方式进行无铅手工焊时，稍不注意就会产生各种各样的问题。这些问题的发生讲明了正是由于无铅焊料所具的固有特性，使用中就容易出现不良。我们在制定焊接工艺时，能够抓住下面几个差不多要点： ①烙铁头温度的治理 ②焊接基板、部品等表面状态的治理 ③焊剂的选择、效果衡量及作用 另外，要做到良好的无铅手工焊，作为重要因素的使用工具方面，以下几个要点是必须考虑的。 2.1 使用热恢复性能优良的烙铁 在无铅手工焊场合，烙铁头的温度势必要比焊料的熔点高出20～45℃，考虑到被焊元件本身的耐热性和稳定地进行焊接操作，烙铁温度最好设定在350℃～360℃范围，这是为了执行良好的手工焊接而采纳偏低温度的一种做法。掌握的重点有以下三项： *使用热恢复性良好的烙铁。

锡铋钎焊论文

新型低脆性SnBi-Ni钎料 1.引言 低温无铅焊料SnBi58一直应用于低温焊接工艺(高频头、防雷元件、柔性板、二次低温回流焊、多层电路板焊接)和无铅电子产品组装焊接等，但其存在脆性较大的问题。Ni元素具有细化晶粒，提高塑性的作用，通过在锡铋焊料中添加微量合金元素镍，在一定程度上降低SnBi58钎料的脆性。 2.试样制备与试验方法 试验原料采用SnBi58钎料，向其中加入质量分数为0.05%、0.1%、0.15%、0.2%的镍，使用高频感应焊机加热，在石英管中熔炼而成。整个熔炼过程中，使用氩气为保护气。 用DSC 404C型差示扫描量热仪测量焊料熔点，保护气体为氮气，温度范围40-180℃，升温速率5℃／min。 称取相同质量钎料，将等质量分数为0.05%、0.1%、0.15%、0.2%的锡铋镍和对比材料SnBi58分别放在相同的纯铜片上并且均匀涂抹助焊剂，润湿试验采用R340C型号的回流焊炉中进行。回流曲线如图所示。实验后将其照为照片，利用AutoCAD的测量功能，得到各试样的铺展面积和润湿角。 将五中钎料制成纳米压痕试样，使用岛津211S纳米压痕仪进行纳米压痕试验。得到五种钎料的硬度变化规律。金相观察在奥林巴斯GX71金相显微镜上进行。 3.试验结果与分析 3.1熔化特性 1 五种钎料DSC曲线 五种钎料的DSC曲线如下图所示。从图中可以看出，在SnBi58-xNi （Ni=0.05%，0.1%，0.15%，0.2%）钎料中，添加微量的Ni元素并未对SnBi58 钎料的熔点造成显著影响。 3．2相组成与光学显微组织 图2五种钎料金相照片 在SnBi58加镍元素后，使其组织内的分布更加均匀，从而改善其性能。 SnBi58 SnBi-0.05Ni SnBi-0.10Ni SnBi-0.15Ni SnBi-0.20Ni SnBi58 139.90℃SnBi-0.05Ni 139.69℃SnBi-0.10Ni 139.90℃SnBi-0.15Ni 140.18℃SnBi-0.20Ni 139.27℃

锡铅比例

焊锡的定义： 一般来说，焊锡是由锡（融点232度）和铅（熔点327度）组成的合金。 其中由锡63％和铅37％组成的焊锡被称为共晶焊锡，这种焊锡的熔点是183度。 当锡的含量高于63%,溶化温度升高,强度降低.当锡的含量少于10%时,焊接强度差,接头发脆, 焊料润滑能力变差.最理想的是共晶焊锡.在共晶温度下,焊锡由固体直接变成液体,无需经过 半液体状态.共晶焊锡的熔化温度比非共晶焊锡的低,这样就减少了被焊接的元件受损坏的机 会.同时由于共晶焊锡由液体直接变成固体,也减少了虚焊现象.所以共晶焊锡应用得非常的 广泛. 常用的焊锡是锡铅合金焊锡： 纯锡Sn(Stan-num)为银白色，有光泽，富有延展性，在空气中不易氧化，它的熔点为232℃。锡能与大多数金属熔融而形成合金。但纯锡的材料呈脆性，为了增加焊料的柔韧性 和降低焊料的熔点，必须用另一种金属与锡融合，以缓和锡的性能。 纯铅Pb(Plum-bum)为青灰色，质软而重，有延展性，容易氧化，有毒性，纯铅的熔点为327℃。 当锡和铅按比例融合后，构成锡铅合金焊料，此时，它的熔点变低，使用方便，并能与大多 数金属结合。 焊锡的熔点会随着锡铅比例的不同而变化，锡铅合金的熔点低于任何其它合金的熔点。优质 的焊锡它的锡铅比例是按63%的锡和37%的铅配比的，这种比例的焊锡，其熔点为183℃。 有些质量较差的焊锡熔点较高，而且凝固后焊点粗糙呈糠渣状，这是由于焊锡中铅含量过高 所致。 合金成份熔点℃松香含量％用途 Sn63/Pb37 183 1.0-3.0 熔点最低,抗拉强度与剪切强度高,润湿好,适用于高档电子产品或高要求的电 子﹑电气工业使用。 Sn60/Pb40 183-190 Sn55/Pb45 183-203 一般电子﹑电气﹑玩具行业使用。 Sn50/Pb50 183-216 Sn45/Pb55 183-227 使用于制罐业﹑汽车制造业﹑保险丝及要求不高的焊接场所或作其它用途。 Sn40/Pb60 183-238 Sn35/Pb65 183-247 Sn30/Pb70 183-255 无铅选择：锡/银/铜/铋系统 锡/银/铜/铋的最佳化学成分，从SMT制造的观点来看，是很有用的，特别是因为它提供较低的回流温度，这是需要的关键 所在。 最佳化学成分 在锡/银/铜/铋系统中的三个元素都会影响所得合金的熔点1,2。目标是要减少所要求的回流温度；找出在这个四元系统中每个元素的最佳配剂，同时将机械性能维持在所希望的水平上，这是难以致信的复杂追求，也是科学上吸引人的地方。 以下是在实际配剂范围内一些有趣的发现(所有配剂都以重量百分比表示)： 熔化温度随着铜的增加而下降，在0.5%时达到最小。超过0.5%的铜，熔化温度几乎保持不变。

无铅手工焊面临的问题与解决方法修订版

无铅手工焊面临的问题 与解决方法 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998

无铅手工焊面临的问题与解决方法 一、无铅焊料使用时的问题点 无铅手工焊接在焊料的选择上有一定的限制，譬如Sn-Zn系合金、Sn-Bi系合金的线体成形性较困难，且合金本身易氧化。或者使用中与焊剂的反应存在问题。一般不采用这二种无铅焊料。目前推荐使用的是熔点在210～230℃ Sn-Cu系合金和Sn-Ag-Cu系合金焊料。 众所周知，由于无铅焊料的流动性差，使焊接时的扩展性(润湿性)大大不如原来的63-37共晶焊料，其扩展性只有原来的三分之一程度。 这种性质的焊料在展开手工焊时，不仅会对应组装基板与元件，也会体现在焊接用烙铁头部，尽管作业中想提高一些焊接温度，但对改善焊料的扩展性作用是不大的。 无铅焊料的熔点，比原来的焊料要高出20～45℃，因此手工焊时必须提高烙铁头的温度，通常使用的焊接温度是焊料的熔点温度加上50℃左右较妥当。考虑到焊接用烙铁头温度会由于本身功率及头部重量而存在差异，故温度的设定要比焊接温度高100℃左右。原来63-37共晶焊料的烙铁头温度约在340℃左右，使用焊料时的温度约在380℃.对于手工焊接来说,超过350℃以上时已作为界限温度，这种状态下的焊接可加快烙铁头的损耗，在超出焊剂的活性范围时易产生焊剂的碳化，降低焊剂的活性效果，这也会成为焊接中常见的焊剂或焊料飞溅的原因。

二、手工焊接的注意点及解决方法 由上所述，在采用直接加热方式进行无铅手工焊时，稍不注意就会产生各种各样的问题。这些问题的发生说明了正是由于无铅焊料所具的固有特性，使用中就容易出现不良。我们在制定焊接工艺时，可以抓住下面几个基本要点： ①烙铁头温度的管理 ②焊接基板、部品等表面状态的管理 ③焊剂的选择、效果衡量及作用 另外，要做到良好的无铅手工焊，作为重要因素的使用工具方面，以下几个要点是必须考虑的。 使用热恢复性能优良的烙铁 在无铅手工焊场合，烙铁头的温度势必要比焊料的熔点高出20～45℃，考虑到被焊元件本身的耐热性和稳定地进行焊接操作，烙铁温度最好设定在350℃～360℃范围，这是为了执行良好的手工焊接而采用偏低温度的一种做法。掌握的重点有以下三项： *使用热恢复性良好的烙铁。 *使用热容量大的烙铁。 *烙铁头部的形状应该与被焊接部相符。 图一是适合于无铅手工焊接、具良好热恢复性的912型烙铁(品种号)，为了与原来性能的烙铁相比较，可以按照图二表示的温度测定方法，对图中1、4、7三个点装上传感器,用3秒钟的时间间隔，对7个点进行焊接，同时测定烙铁头温度的变化，测定结果可参阅图三。912型是热恢复性好的烙铁，907、908型是原来型号的烙铁，908比907的热容量要大。测定结果表示，在相同烙铁头温度场合的焊接部温度，用912型连续焊接的

锡银铋无铅焊锡之润溼性评估与微结构分析

錫銀鉍無鉛銲錫之潤溼性評估與微結構分析 在本研究中，自行熔煉三元錫銀鉍之銲錫，而其中添加於共晶錫銀成份的鉍元素主要的作用在於促進銲錫的潤溼性以及降低合金的熔點。自製銲錫的基本物理性質, 如: 熔點、熱膨脹係數、密度等均為量測分析之重點。而潤溼性部份的評估則藉由兩種不同的實驗方式來量測，一為wetting balance 方法；另一則為直接量測sessile drop 的接觸角。 在三元銲錫的微觀結構中發現，其非為單一相，而是由富錫相、富鉍相以及富銀相所組成的。此外，從DSC的分析結果得知，經由添加～5wt%鉍可使二元錫銀的熔點從221°C降低至215°C。 利用Pendant Drop 的方式量取液態銲錫的表面張力，結果顯示當鉍含量從 0 wt%增加至5.5 wt%（亦即銀含量減少），銲錫的表面張力值592 減低至530 dynes/cm。這應該由於在錫、銀、鉍中，鉍元素的表面張力最低而銀元素的表面張力則最高，所以鉍會降低銲錫之表面張力，反之，銀則會提高表面張力。在Sn-Ag/PtAg/Al2O3及 Sn-Ag/Cu/Al2O3系統中，量得之接觸角約為70°, 而在Sn-Ag-5.5Bi/PtAg/Al2O3及Sn-Ag-5.5Bi/Cu/Al2O3系統中，其接觸角則分別減小至40°及60°。實驗結果顯示，隨著鉍含量增加（0~5.5wt%），接觸角會隨之減小。 溫度對於潤溼性的影響也在本研究中加以討論。以共晶錫鉍系統而言，當溫度由179°Ｃ升高至240°Ｃ時，SnBi/ Cu/Al2O3與 SnBi/PtAg/Al2O3系統之接觸角從130°降低至60°～40°。由於在溫度升高時，銲錫的流動性也提高，銲錫可較自由的流動，接觸角會因此而降低。此外，溫度通常也具有降低表面張力的效果，此亦為增進潤溼性的原因之一。 在本研究中，除了利用wetting balance作接觸角的量測之外，還使用了另一台可直接量測sessile drop 接觸角之儀器。配合較錫/基板間接觸角量測之

无铅焊料的研究进展

无铅焊料的研究进展 姓名：张明康 学号：201130410367 学院: 材料科学与工程 专业：金属材料科学与工程

摘要 随着电子工业的飞速发展和人们环保意识的提高，电子封装行业对无铅焊料提出了更高的要求，本文综述了无铅焊料的研究现状，存在的问题，并重点阐述稀土元素对无铅焊料性能的影响。 关键词：无铅焊料，电子封装，稀土 ABSTRACT With the rapid development of electronic industry and the improvement of environmental awareness, electronic packaging industry, puts forward higher requirements on lead-free solder, lead-free solder was reviewed in this paper the research status, existing problems, and focus on the effect of rare earth elements on the properties of lead-free solder. Key words: Lead-free solder, electronic packaging, rare earth 1 前言 长期以来，铅锡焊料由于具有较低的熔点、良好的性价比以及已获得性，成为低温含量中最主要的焊料系列。但是由于所含铅的比例较高，给环境带来了严重的污染，近年来随着人们环保意思的增强和对健康的关注，铅的污染越来越受到人们的重视。欧盟RoHS及WEEE法令的颁布，严格要求在电子信息产品中不得含有铅等有毒元素。严格的禁铅条例使电子封装产业对无铅含量提出了更高的要求，已经成熟的锡铅焊料必须被性能相近或更高的无铅焊料所替代。世界各国都在对无铅焊料进行了大量的研究，无铅焊接技术也得到了较大的发展，但仍存在着许多问题。 2 无铅焊料的研究现状

回流焊无铅焊接的特点和对策

钎焊机理 钎焊分为硬钎焊和软钎焊。主要是根据钎料（以下称焊料）的熔化温度来区分的，一般把熔点在450℃以下的焊料叫作软焊料，使用软焊料进行的焊接就叫软钎焊；把熔点在450℃以上的焊料叫作硬焊料，使用硬焊料进行的焊接就叫硬钎焊。在美国MIL SPEC军用标准中，是以800℉（429℃）的金属焊料的熔点作为区分硬钎焊和软钎焊的标准。 电子装联用锡焊是一种软钎焊，其焊料主要使用锡Sn、铅Pb、银Ag、铟In、铋Bi等金属，目前使用最广的是Sn-Pb和Sn-Pb-Ag 系列共晶焊料，熔点一般在185℃左右。 钎焊意味着固体金属表面被某种熔化合金浸润。这种现象可用一定的物理定律来表示。如果从热力学角度来考虑浸润过程，也有各种解释的观点。有一种观点是用自由能来解释的。 ⊿F＝⊿U－T⊿S 在这里，F是自由能，U是内能，S是熵。⊿F 与两种因素有关，即与内能和熵的改变有关。一般S常常趋向于最大值，因此促使－T⊿S也变得更小。实际上，当固体与液体接触时，如果自由能F减少，即⊿F是负值，则整个系统将发生反应或趋向于稳定状态。由此可知，熵是浸润的促进因素，因为熵使⊿F的值变得更小。⊿F的符号最终决定于⊿U的大小和符号，它控制着浸润是否

能够发生。为了产生浸润，焊料的原子必须与固体的原子接触，这就引起位能的变化，如果固体原子吸引焊料，热量被释放出来，⊿U是负值。如果不考虑⊿U的大小和量值，那么，熵值的改变与表面能的改变有同样的意义，浸润同样是有保证的。在基体金属和焊料之间产生反应，这就表明有良好的浸润性和粘附性。如果固体金属不吸引焊料，⊿U是正值，这种情况下，取决于⊿U在特殊温度下的大小值，才能决定能否发生浸润。这时，增加T⊿S值的外部热能，能对浸润起诱发作用。这种现象可以解释弱浸润。在焊接加温时，表面可能被浸润，在冷却时，焊料趋于凝固。在开始凝固的区域，⊿U是正值，其值比T⊿S大得多，当⊿F最终变为正值时，浸润现象就发生了。 有两种情况，一种是两种浸润材料互相发生浸润，导致结合，二者都呈现低表面能，这时的焊点具有良好强度。单纯的粘附作用不能产生良好的浸润性。假如把两种原子构成的固体表面弄得很光滑，在真空中叠合在一起，它们可能粘附在一起，这种现象是两个光滑断面之间的范德华力作用。这种结合接度以范德华力为基础，超过了任何接点的应用强度。生产中不会出现这种情况，因为范德华力是在很短距离时才起作用。实际工程上，表面都且有粗糙性，阻止原子密切接触。可是在一些局部，原子结合力也会起作用，这是很微小的。实际上，从宏观来观察时，也包括范德华力在内。

PCB电镀焊料(锡铅合金)工艺介绍

1．作用和特性 焊料（60％）的锡和40％的铅）镀层应具有双重目的。它既用来作为金属抗蚀层，也用来作为以后要焊接元、器件的可焊性基体。因为这种镀出的合金近于锡/铅的低共熔点（63的锡/37的铅，熔点为367℉）；因此它是很容易热熔的，这就使得它很可焊。大多数PCB制造厂商，要电镀金属化孔。当为了保证焊接一致而要求合金成分不变时，就采用焊料镀层。美国军用技术规范"MIL-P-81728，电镀锡-铅"指出： 除非另有规定，电子元、器件（PCB，尤其是那些用金属化孔互连的、接线柱和空心铆钉的）用的锡/铅镀层的厚度，当以至少相隔0.1 英寸的四点测量时，平均最小厚度应为0.0003英寸（0.3毫英寸） MIL-STD-202的方法208叙述了一个用来确定镀层可焊性的机理。要得到认可，测试时，镀层应很容易和完全被焊料所覆盖。 电镀锡铅金一般采用氟硼酸盐镀液，这与镀液具有的成份简单、阴极和阳极电流效率高，可以获得含锡、铅为任何比例的合金镀层有关。 锡铅合金电镀镀液主要由氟硼酸锡、氟硼酸铅、氟硼酸和添加剂所组成。金属的氟硼酸盐可以买到浓液，然后再用水稀释到所要求的金属含量。下表列出了可以买到的浓缩液的金属含量，配成镀液的各种含量列在下表中，其中有金属化孔电镀用的高分散性镀液配方。 1）镀液各组分的作用：氟硼酸亚锡和氟硼酸铅是金属的来源。镀液金属组分的变化，将会影响合金淀积层的成分。 锡和铅金属浓液的组成 焊料（60%Sn，40%Pb）电镀槽液的技术规范

配制100加仑标准槽液 先在热水中溶解硼酸，再加到镀槽中。在冷水中先使胨溶胀，然后将水加热，同时强力搅拌。应先将氟硼酸加到水中，然后再加入硼酸和金属盐浓液。 标准槽液的组成 配制高分散性槽液配方 操作条件

有铅焊锡和无铅焊锡的区别

有铅焊锡和无铅焊锡的区别 各种无铅焊锡的熔点关系Sn-Cu-Ni系227℃Sn-Ag系221℃Sn-Ag-Cu系219℃ Sn-Ag-Bi-In系208℃Sn-Zn系199℃Sn-Pb共晶183℃推荐使用温度一览CXG无铅焊台温度350℃~400℃回流炉温度230℃~240℃温度喷流炉245℃~255℃CXG 938无铅焊台特点：★ 惊人的升温速度，从室温上升至300℃绝不超过13秒，温度回升快，有利于频繁的焊接，温度保持不变，提高生产效率。★调节温度比市场同类焊台的调节温度更有利于生产，当需要调节温度时只要把温控旋钮按一下，则旋钮弹出，可根据生产需要调节温度，调节好以后，再按一下温度调节旋钮，旋钮锁住，可以预防生产过程中碰到旋钮而改变温度影响生产，旋钮锁住后，面板平坦，美观大方。★手柄轻巧，长时间使用绝不感到疲劳。★分体式设计，摆放容易，多种烙铁头选用，且更换方便。★普通及防静电型两种，以便配合不同工作之用。★手柄选择：909、909ESD 配C8无铅系列焊咀。规格：型号CXG 938 耗电75瓦特控制台938电焊台/938电焊台ESD 输出电压交流电30伏特温度范围摄氏200-480度/华氏392-896度发热组件CXG-1365陶瓷发热芯温度稳定±1℃（无负荷时）焊咀与接地间阻抗2Ω以下焊咀与接地间电位2mV以下重量（不包括电线）1500克（3.3磅）外形体积宽120 X 高93 X深170毫米 为什么要用无铅焊锡呢？主要海河是为了环保。下面的文章就说明了这个问题。 无铅热风整平的实践体会 摘要：本文通过对无铅与有铅热风整平工艺特性的对比，总结出无铅热风整平工艺的生产保养特点及工艺控制方法。 关键词：无铅热风整平无铅焊料浸锡时间除铜 1. 前言 随着欧盟颁布的二项环保新指令(WEEE和ROHS)在2006年7月1日正式实施，对PCB行业而言，这将面临一次严峻的考验，其影响将涉及到原材料、制造工艺、生产设备等方方面面。本公司为适应全球无铅化的潮流，也投资引进了一台垂直无铅喷锡机。该机在试生产及生产过程中，我们深感无铅与有铅热风整平具有很大区别。本文主要通过无铅与有铅热风整平的对比，介绍无铅热风整平在实际生产中的控制要点及异常问题的处理方法。 2. 无铅的定义和无铅焊料的选择 目前全球对无铅的定义尚未统一。欧盟称物质中的铅含量<0.1％为无铅，日本<0.1％，美国<0.2％称之为无铅。但是，实际控制中国际上普通认同铅含量<0.1％这个标准，而且只允许以不纯物形式存在，不允许有意添加。目前无铅焊料使用较为广泛的有Sn3.0Ag0.5Cu；Sn0.3Ag0.7Cu；

熔融锡、铋及其二元合金的表面张力

第２４卷专辑 Ｖ０１．２４ Ｓｐｅｃ．Ｉｓｓｕｅ 中国稀土学报 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＴＨＥＣＨＩＮＥＳＥＲＡＲＥＥＡＲＴＨＳＯＣＩＥＴＹ ２００６年ｌＯ月 Ｏｃｔ．２００６ 熔融锡、铋及其二元合金的表面张力 李晶，王晓强，柯家骏，范建峰，袁章福掌 （中国科学院过程工程研究所，北京１０００８０） ■耍?用静滴法测量了熔融锡、铋及其二元合金的表面张力。分析了随温度和氧分压的不同，表面张力的变化情况。实验结果表明，在较低的氧分压情况下，熔融纯金属锡和铋的表面张力随温度的升高呈线性减小的关系；但在氧分压较高的情况下，它们的表面张力先随温度的升高而增加，然后随温度的升高而减小。根据热力学原理分析解释了实验结果。在特定氧分压的情况下测量了ｓｎ－Ｂｉ（Ｘｍ＝０．４５５）合金的表面张力，其值随温度的升高有增加的趋势，并分析了导致此结果的原因。 关键诃：表面张力；熔融锡；熔融铋；锡铋合金 中图分类号：ＴＱ０１３文献标识码：Ａ文章编号：１０００－４３４３（２００６）．０１９０－０４ 表面张力是熔态金属重要的热物理参数之 一，对熔态金属的结晶、相变以及晶粒生长过程 都有很大影响，在冶炼、铸造和焊接等过程起着 重要作用，熔态金属的表面张力及其温度系数的 测定一直是金属热物性研究的一项重要内容。获 得可靠的表面张力数据，对含锡、铋的合金设计 与优化也具有重要的指导意义【ｌ￣３】。 特别是当前空间科学迅速发展，表面张力及 其温度系数则是空间条件下高性能金属材料制备 技术中的关键参数之一。在微重力条件下，温度是影响表面张力梯度引起的Ｍａｒａｎｇｏｎｉ对流的主要因素，熔态锡、铋及其合金的表面张力性质对研究熔态锡的Ｍａｒａｎｇｏｎｉ对流效应、推动空间材料科学的发展具有重要意义【４￣丌。 １实验 实验所用的高纯金属锡、铋及其合金（ｘｓｉ＝０．４５５）均制成圆柱体①３．５ｍｍ×３．５ｔｕｒｎ。实验使用的装置是自行开发的数字化静滴法表面张力测定仪（如图１所示），该装置主要由样品加热熔化系统、成像系统和图形处理计算系统组成，其特点是实验过程实现数字化，摄得照片直接传输到计算机中进行图像处理和计算，省去了传统静滴法实验中的洗相、扫描和手工取点计算的步骤，减少实验过程中人为因素，使实验过程更加客观。 图１静滴法测量表面张力的装置不意图 首先用标准钢球确定成像系统的放大倍数，再将实验试样放在洁净的高纯氧化铝垫片上送入加热炉管中心位置中，调整保持试样水平放置。升温到设定的温度熔化实验样品，恒温１５ｍｉｎ后进行摄像。摄像时要注意灯光光源的调节，以保证所摄图片的质量。实验摄得图像直接传输到计算机系统中进行图像处理、计算得到设定温度下的表面张力值。整个实验过程用氩气作保护气体，通过调节镁炉温度得到氩气中不同的氧分压（只）情况。 ２结果与讨论 ２．１熔融锡的表面张力随温度和氧分压的变化关系 在５０５Ｋ＇－１０２３Ｋ温度范围内研究了表面张力 收稿日期：２００斛１７；修订日期：２００６－４）６－１１ 基金项且：国家自然科学基金资助项目（５０４７４０４３） 作者俺介：李晶（１９７９－），女，山东济南人，博士研究生 ?通讯联系．Ｋ（Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｕａｎｚｌｄ＠ｈｏｍｅ．ｉｐｅ．∞．Ｃ１１）

无铅焊料1

无铅焊料 常见无铅焊料合金性能介绍 无铅焊料成为电子组装行业的主要焊接材料。无铅焊料地发展过程中，各种各样的无铅焊料不断涌现，对于无铅焊料合金的组织结构特点和性能的了解就显的十分重要。由于ROHS 指令和WEEE指令在欧洲会议获得批准，2006年7月开始欧洲将禁止含铅电子产品的销售，同时中国也开始进入了无铅化的时代，这都使无铅焊料成为了必然。对于电子行业来说无铅焊料的选择成为了一个关键的问题。为此，材料界进行了大量的研究工作，试图找出可以替代Sn－Pb焊料的无铅焊料。现在各种系别组成的无铅焊料合金有很多种，其中主要有：Sn －Ag、Sn－Zn、Sn－Bi、Sn－Cu等二元合金以及在此基础上添加其他合金元素形成的三元、四元乃至五元合金。下面就对现今主要的无铅焊料合金组织结构及性能进行介绍。 Sn－Ag系列 Sn－Ag系焊料作为锡铅替代品已在电子工业使用了多年。典型的组成比例是Sn96.5-Ag3.5，其熔点为221℃。这种焊料所形成的合金组织是由不含银的纯β－Sn和微细的Ag3Sn相组成的二元共晶组织。添加Ag所形成的Ag3Sn因为晶粒细小，对改善机械性能有很大的贡献。随着Ag含量的增加，其屈服强度和拉伸强度也相应增加。从强度方面来说，添加1-2％以上的Ag就能与Sn-Pb共晶焊锡相同或者超过它。添加3％以上的Ag，强度值显著比Sn-Pb 共晶焊锡要高，但超过3.5％以后，拉伸强度相对降低。这是因为除了微细的Ag3Sn结晶以外，还形成了最大可达数十微米的板状Ag3Sn初晶。形成粗大的金属间化合物不仅使强度降低，而且对疲劳和冲击性能也有不良影响，因此对Ag的含量和金属界面的金属间化合物要进行认真的考究。 在Sn-Ag合金里添加Cu，能够在维持Sn-Ag合金良好性能的同时稍微降低熔点，而且添加Cu以后，能够减少所焊材料中铜的浸析。Sn－Ag－Cu无铅焊料是目前被认为最接近实用化的Sn－Pb焊料替代品，也是目前无铅焊料得首选。典型的组成比例是Sn3.0Ag0.5Cu，熔点为216~217℃。Sn与次要元素Ag和Cu之间的冶金反应是决定应用温度、同化机制及机械性能的主要因素。在这三元素之间有三种可能的二元共晶反应。在温度动力学上Sn更适合与Ag或Cu反应，来形成Ag3Sn或Cu6Sn5金属间化合物。Ag3Sn细微结晶具有相当长的纤维状组织。Ag与Cu一样也是几乎不能固溶于β-Sn的元素。较硬的Ag3Sn和Cu6Sn5粒子在锡基质的锡银铜三重合金中，可通过建立一个长期的内部应力，有效地强化合金。这些硬粒子也可有效地阻挡疲劳裂纹的蔓延。Ag3Sn和Cu6Sn5粒子的形成可分隔较细小的锡基质颗粒。Ag3Sn和Cu6Sn5粒子越细小，越可以有效地分隔锡基质颗粒，结果是得到整体更细小的微组织。这有助于颗粒边界的滑动机制，因此延长了提升温度下的疲劳寿命。Sn3.0Ag0.5Cu焊点中Sn先结晶，以枝晶状（树状）出现，中间夹Cu6Sn5和Ag3Sn。当Cu 含量在0.5~1.3﹪，Ag含量在3.0~3.5﹪时可以得到比较好的合金性能。 Sn－Zn系列 Sn－Zn系无铅合金的典型组成比例为Sn9Zn，熔点是199℃，被认为是最有发展潜力的无铅焊料。Sn、Zn元素以固溶体的形式构成合金，说明了Sn－Zn有较好的互熔性。Zn能均匀致密的分散在Sn中。但由于存在润湿性和抗氧化性差等问题曾被认为是一种并不理想的无铅焊料。近年来对Sn－Zn系合金润湿的研究取得了明显进展，在Sn－Zn中添加Bi焊料是目前研究较为广泛的无铅合金材料。Bi是一种表面活性元素，在熔融状态下，Bi元素能够向溶体表面富集，导致合金的表面张力减小。因此，Bi的加入提高了合金的润湿性能，研究表明在Sn－9Zn为共晶合金的基础上加入Bi虽然提高了合金的润湿性，但往往伴随着焊料力学性能的下降，通过调节合金中Zn的含量，能够减少初生Zn相的生成，在提高润湿性（缩短润湿时间）的条件下降低由于Bi的加入带来的力学性能恶化效果。Sn8Zn3Bi合