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无铅焊料的发展趋势

日期: 2021-03-15 点击: 2050

一、使用低银Ag含量的锡银铜SAC焊料

尽管还没有找到一种合金,其性能可以完全取代Sn-Pb焊料,但人们在使用SAC焊料的过程中,一方面提高元器件和PCB耐热性以适应焊料熔点高的缺陷;另一方面根据无铅焊料综合性能差的原因在于Ag3Sn的存在,因此主张使用低Ag焊料,Ag含量由早期的4.0%(SnAg4.0Cu0.5)降低到3.0%(Sn96.5Ag3.0Cu0.5),再到1.0%(Sn98.5Ag1.0Cu0.5)和0.3%(Sn99Ag0.3Cu0.7),低Ag甚至无Ag焊料将是今后发展的方向。


二、使用添加微量元素的SAC焊料

在主张使用低Ag焊料的同时,人们又在添加微量元素对无铅焊料进行改进。例如:添加镍Ni可促进SnAgCu无铅焊料液相温度趋于固相温度,以利于增加无铅焊料的流动性。研究表明,在250℃温度下,增加Ni元素后,SnAgCu其表明张力有所降低,在Cu基板上的铺展面积与Sn的铺展面积接近。又比如:添加微量钴Co改进后的SnAgCu焊料熔化后表面的残渣减少,并且润湿性、焊接强度明显提高。

 

表1   无铅焊料添加稀土元素A性能表   

焊料

拉伸强度/MPa

延伸率/%

温度℃

扩展率


L

S





Sn96.5Ag3.0Cu0.5

47.5

25.2

217

221

77.1

Sn99Ag0.3Cu0.7+A

48.0

35.0

217

226

77.4

 

三、无铅低温焊料

锡银铜SAC焊料熔点相对较高,使用中消耗大量电能,为减少电能消耗和CO2排放量以及某些板材和元器件不能耐高温的问题,低温焊料应运而生。常见的性价比比较高的无铅低温焊料为Sn-Bi、Sn-Bi-Ag,但是,这两种系列焊料焊接强度不够高。为寻求无铅低温、性价比高,并且焊接强度高的焊料合金和锡膏,翰华公司做了大量的工作和验证,在合金中添加微量元素,并搭配自主研发的高性能助焊膏,配成锡膏,在应用中取得良好效果。


表2   无铅低温焊料力学性能对比

合金

最大润湿力mN

屈服强度/MPa

延伸率%

铺展面积/mm2

Sn42Bi58

0.19

37.5

50

60.5

Sn64Bi35Ag1

0.35

74

24.5

70

Sn-Bi-X

0.49

61-62

53-60

73.25


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