Sn-Zn无铅焊料的研究与发展

踏入21世纪,环境保护已成为国家可持续发展策略的一部分;由于铅污染环境并严重影响人类和牲畜的生存质量,因此对使用有铅焊料的电子产业,迫切需要研究开发出新型的无铅焊料;而Sn-Zn无铅焊料是一种有希望取代传统铅锡焊料的合金.综述了SnZn合金的研究成果,主要分析了该合金系中各元素的作用和焊接后的界面情况,并提出了改进Sn-Zn合金的方向.     

合金化对Sn-Zn系无铅焊料抗腐蚀性能的影响

随着人们环保意识的提高,无铅焊料替代传统的锡铅焊料成为电子行业的必然趋势。Sn-Zn系无铅焊料因为熔点接近传统锡铅焊料,且具有优良的力学性能而被广泛关注,有望替代传统焊料。目前Sn-Zn系无铅焊料在润湿性、抗氧化性、抗腐蚀性等方面存在一定的问题。其中,焊料的抗腐蚀性对电子产品的寿命和安全起着决定性作用,因此,具有良好的抗腐蚀性能是开发无铅焊料的关键之一。就当下研究比较成熟的Sn-Zn系焊料的抗腐蚀性能进行研究。指出了元素合金化对Sn-Zn焊料的影响,并对抗腐蚀机理进行阐述。     

Sn-Zn系无铅焊料抗氧化性和润湿性研究现状

Sn-Zn无铅焊料由于熔点接近Sn-Pb,价格低廉、无毒性、力学性能优良等特点,倍受人们的关注。然而由于Zn的表面活性高,在钎焊过程中焊料容易氧化,导致了润湿性能下降。本文综述合金元素对Sn-Zn无铅焊料氧化性能、润湿性的影响。并对Sn-Zn焊料今后的研究方向进行了简要分析。     

Sn-Zn系无铅焊料抗氧化性和润湿性研究现状

Sn—Zn无铅焊料由于熔点接近Sn—Pb、价格低廉、无毒性、力学性能优良等特点,倍受人们的关注。然而由于Zn的表面活性高,在钎焊过程中焊料容易氧化,导致了润湿性能下降。本文综述合金元素对Sn—Zn无铅焊料氧化性能、润湿性的影响。并对Sn—Zn焊料今后的研究方向进行了简要分析。     

低温无铅焊料

随着无铅焊料的发展,低温组装技术越来越多的需求对低温无铅焊料提出了诸多挑战。对国内外低温无铅焊料的发展情况进行了综述,详细介绍了四种不同的低温无铅焊料的研究现状,以及不同的领域应用的优缺点和解决方案,分析了未来实现低温安装的途径与开发方向。     

无铅焊料

无铅焊接合金成分的标准化目前还没有明确的规定。无铅化的核心和首要任务是无铅焊料。据统计全球范围内共研制出焊膏、焊丝、波峰焊棒材等100多种无铅焊料，但真正公认能用的只有几科。     

Sn-Zn系无铅焊料研究和亟待解决的问题

文章介绍了无铅焊料研究的趋势及Sn-Zn系焊料研究取得的最新进展,分析了Sn-Zn系焊料与Sn-Ag系焊料研究的差距。最后,文章还总结了Sn-Zn系焊料研究面临的困难,找出了存在于基础研究和应用研究领域的若干问题,指出Sn-Zn系焊料的研究还需要更加深入。     

无铅焊料

无铅焊料合金成分的标准化目前还没有明确的规定。无铅化的核心和首要任务是无铅焊料。据统计全球范围内共研制出焊膏、焊丝、波峰焊棒材等100多种无铅焊料，但真正公认能用的只有几种。     

如何选择无铅焊料合金

当生产符合RoHS指令的电子产品时，必须从众多的元器件、电路板和设备中做出许多选择，其中最重要的选用何种无铅焊料。     

无铅焊料镀层的变迁和现状

概述了无铅焊料镀层的开发背景、种类、要求的特性、工艺和今后的课题。     

合金元素对Sn-Zn基无铅钎料高温抗氧化性的影响

研究了不同微量合金元素对Sn-Zn基无铅钎料高温抗氧化性的影响。钎料在液态下的表面颜色变化以及热重分析表明,Al、Cr能明显改善Sn-Zn基钎料的抗氧化性能。通过俄歇能谱深度剖析和X射线衍射分析探讨了合金元素的抗氧化机理:Al和Cr在钎料表面或亚表面富集,形成阻挡层,抑制了钎料的氧化。比较了合金元素对Sn-Zn基钎料润湿性能的影响,结果表明Al的加入不利于钎料的铺展。通过实验得出结论:Cr是一种比Al更具有吸引力的Sn-Zn基钎料的高温抗氧化合金元素。     

Sn-Zn无铅钎料合金化改性研究

各国立法限制或禁止Pb的使用极大地促进了无铅钎料的研究和应用.Sn-zn钎料作为一种很有潜力的钎料,引起了研究人员的广泛兴趣,成为了无铅钎料的研究热点.加入合金元素能显著改善Sn-Zn钎料的性能.本文阐述了加入Ag、Cu、Zn、Bi、Re、Al等金属对Sn-Zn钎料的熔点、润湿性、力学性能、抗氧化腐蚀以及接头的金属间化合物(IMC)方面的影响.最后简单阐述了Sn-zn钎料的应用现状和未来的改进方向.     

微合金化对Sn-9Zn基无铅钎料润湿性能的影响

熔炼制备了纯的以及含微量Al、Mg、Ti、Bi、重稀土Y、混合轻稀土RE和一种富P非金属活性组元NM的Sn-9Zn基合金,通过测量这些合金以及商用Sn-37Pb焊料在铜基板上的铺展面积比较了它们对铜的润湿性能。结果表明Al、Ti和 Mg不利于提高合金在铜上的润湿性或附着力;Y的改善作用不大;而Bi、RE和NM则能明显改善Sn-9Zn合金对铜的润湿性。在此基础上进一步研究了RE和NM含量对Sn-9Zn润湿性能的影响。以铺展面积衡量,本研究所达到的最佳改善效果使Sn-9Zn合金对铜的润湿性由Sn-37Pb焊料润湿性水平的45.4%提高到了70.3%。     

浅谈电子产品无铅化

鉴于铅对人体及自然环境的危害性,文章从电子产品无铅化的提出、焊料的无铅化、电子器件的无铅化、无铅化实施过程中存在的问题这几个方面阐述电子产品的无铅化。     

Sn-Ag和Sn-Zn及Sn-Bi系无铅焊料

随着微电子组装技术的发展，研制新型的和实用的无铅焊料替代传统的Sn-Pb焊料已成为近年的研究热点。介绍了目前最常见的Sn-Ag、Sn-Zn和Sn-Bi为基体的无铅焊料并与传统的Sn-Pb焊料的性能进行了比较。     

无铅焊料的知识产权状况分析

简要介绍了世界电子产品无铅化趋势及其相关立法,比较了世界各国及地区的无铅专利发展情况。对比了各国公司或个人在我国申请注册的无铅焊料相关专利,对国内无铅焊料专利权利要求书的完善提出了一些建议。最后指出了我国企业在无铅焊料专利申请上的滞后并提出相关对策。     

Suppressing Growth of the Cu<Subscript>5</Subscript>Zn<Subscript>8</Subscript> Intermetallic Layer in Sn-Zn-Ag-Al-Ga/Cu Solder Joints

Cu₅Zn₈ normally forms between Sn-Zn solder and Cu metallization. In this study, the growth of the intermetallic compound (IMC) layer is slowed by increasing the silver content in the Sn-8.5Zn-Ag-Al-Ga/Cu system. Experimental results showed that the total thickness of the IMC layers formed with 1.5 wt.% silver content was about half that without silver. The reduction might be due to the formation of the intermetallic compound (Ag,Cu)-Zn at the interface in addition to silver.     

The characteristics of vibration fracture of Pb-Sn and lead-free Sn-Zn eutectic solders

This work investigated the fatigue fracture characteristics of Sn-7∼11wt.%Zn and Sn-30∼50wt.%PPb solder alloys under resonant vibration. For the alloys containing proeutectic Sn-rich grains, the results show stratum appearance on the deformation of coarse proeutectic grains. This stratum-type deformation will reduce the vibration resistance of Pb-Sn solder by inducing cracks. For the Sn-Zn system, fine eutectic structure will cause cracks to form and coalesce easily in the regions concentrated with small fibrous deformation grains, whereas hypereutectic structure shows coarse proeutectic Zn-rich particles as the crack initiation sites. Sn-t-Zn solders have better damping capacity than Pb-Sn solders. With hypoeutectic composition to induce stratum-type deformation and under lower vibration strain, these lead-free solders tend to exhibit superior crack propagation resistance, and, in that respect, are possible to replace Pb-Sn solders.