Sn-Zn-Al焊料和安装技术和应用
Sn-Zn系无铅焊膏及其设备制作方法与制作流程
本技术介绍了一种Sn Zn系无铅焊膏，涉及电子元器件焊接材料技术领域，按重量百分比，由以下组分组成：焊锡合金粉末87％～89％，助焊剂11％～13％。
通过在焊锡合金中添加特定的金属元素，同时与本技术提供的助焊剂进行结合，制备的Sn Zn系无铅焊膏，具有良好的润湿性、抗氧化性和耐腐性，大幅提高了Sn Zn系无铅焊膏在SMT工艺中的应用广度，可有效解决焊接过程中焊点不能形成或焊点质量不佳的问题。
技术要求1.一种Sn-Zn系无铅焊膏，其特征在于，按重量百分比，由以下组分组成：焊锡合金粉末 87％～89％助焊剂 11％～13％其中，焊锡合金粉末，按重量百分比，由以下组分组成：Zn 9%~14%Ag 1%~1.5%Ni 0.1%~0.5%Cu 0.3%~0.5%余量为Sn；其中，助焊剂，按重量百分比，由以下组分组成：复合松香 45%~50%触变剂 6%~9%活性剂 6%~8%缓蚀剂 1%~3%抗氧化剂 0.1%~0.3%余量为有机溶剂。
2.如权利要求1所述的Sn-Zn系无铅焊膏，其特征在于，所述焊锡合金粉末，按重量百分比，由以下组分组成：Zn 9%~14%Ag 1%~1.5%Ni 0.1%~0.5%Cu 0.3%~0.5%Zr 0.1%余量为Sn；助焊剂，按重量百分比，由以下组分组成：复合松香 45%~50%触变剂 6%~9%活性剂 6%~8%缓蚀剂 1%~3%除臭剂 0.01%~0.0.3%抗氧化剂 0.1%~0.3%余量为有机溶剂。
3.如权利要求1-2任一所述的Sn-Zn系无铅焊膏，其特征在于，所述复合松香由聚合松香和氢化松香组成，优选的，聚合松香和氢化松香的质量比为（1.5-2）:1。
4.如权利要求1-2任一所述的Sn-Zn系无铅焊膏，其特征在于，所述触变剂由氢化蓖麻油和聚酰胺类有机物组成，优选的，氢化蓖麻油和聚酰胺类有机物的质量比为2:1。
5.如权利要求1-2任一所述的Sn-Zn系无铅焊膏，其特征在于，所述活性剂由二溴丁烯二醇、有机酸和三乙醇胺组成，优选的，所述二溴丁烯二醇质量不超过助焊剂总质量的1%，有机酸与三乙醇胺的质量比为1:1。
如何提高锡焊料的润湿性能
如何提高锡焊料的润湿性能In元素具有与Bi相似的表面活性作用，可降低钎料的表面张力，改善润湿性。
Sn - Zn无铅钎料中加入In可以降低钎料的熔点，Sn - 9Zn - 5In和Sn - 9Zn - 10In钎料的熔点分别为188℃和178℃，接近共晶Sn-Pb钎料，同时液态钎料的表面张力降低，润湿性提高。
研究结果还显示，在Sn - 8Zn - 3Bi基础上加入的In含量为0.5％(质量分数)时，钎料表面张力降低最为明显，已接近Sn60 - Pb40钎料的水平，钎料在铜基板上的润湿力明显上升。
日本有人采用润湿平衡法测试Sn - Zn - Al焊料的润湿时间表明，焊料的润湿时间小于1.5s，润湿性能与Sn-Pb焊料相当。
Sn - 9Zn合金中加入合金化元素Cu，自由Zn会向Cu - Zn化合物转变，从而有效减少Zn的氧化。
大连理工大学的谢海平等在此基础上，研究与分析添加不同Cu合金对钎料组织和力学性能影响，并通过在Cu基板上钎焊研究其润湿反应和界面组织变化。
实验表明，Cu的加入减少了Zn原子在液态钎料表面的氧化，有效的降低钎料的表面张力，使钎料与Cu之间的润湿性得到显著提高，获得了较小的润湿角。
但随着Cu含量的增加，合金熔点逐渐升高。
随着电子封装技术的发展，研制新型、实用的无铅焊来替代Sn - Pb焊料已经成为了近年来研究的重点。
Sn - Zn系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，已经成为无铅焊料领域研究的热点。
近几年来，针对合金润湿性能差、焊料容易氧化等方面进行了大量的研究，并取得了一定的进展，使得Sn - Zn焊料展现出了良好的应用价值。
此外，尽管有的Sn - Zn系无铅焊料已经开始在实际中应用，但其应用的范围仍受制约。
目前对于Sn - Zn 焊料的氧化、润湿机理的研究还不够深入。
对此，今后研究的主要方面是通过微合金化、调整合金元素的成分配比来提高润湿性和抗氧化性能，得出合金元素对润湿性、抗氧化性的影响和作用机理。
锡银 锡锑 焊料
锡银锡锑焊料
锡银焊料和锡锑焊料都是常见的焊接材料，它们在焊接过程中具有不同的特性和用途。
1.锡银焊料：
-锡银焊料通常是由锡（Sn）和银（Ag）组成的合金，常见的成分包括96.5%锡和3.5%银（质量比）。
它具有以下特点：
-优良的导电性和导热性。
-较高的熔点，通常在220°C以上。
-良好的可湿性和流动性，使得焊接过程更加容易。
-良好的可靠性和耐腐蚀性，焊接接头具有较高的强度和稳定性。
-适用于电子元器件的焊接，如电路板、电子组件等。
2.锡锑焊料：
-锡锑焊料通常是由锡（Sn）和锑（Sb）组成的合金，常见的成分包括97%锡和3%锑（质量比）。
它具有以下特点：
-较低的熔点，通常在180°C左右。
-优良的流动性和润湿性，容易在焊接表面形成均匀的润湿层。
-适用于低温焊接应用，如表面贴装技术（SMT）和灵活电子器件等。
-焊接接头的力学性能和电学性能较锡银焊料稍差，但在一些特定应用中仍然具有良好的性能。
选择合适的焊料取决于具体的焊接要求和应用场景。
在选择时，需要考虑焊接材料的成分、熔点、流动性、可靠性以及与焊接表面的相容性等因素。
铝铜钎焊用Sn—Zn基无铅钎料的研究
线胀系 （ １ ０ ／ Ｋ ）
２ ４
弹性摸量 ／ ａ
６ Ｌ ７ ４
综合 来看钎料 中锌 的含量对于材料本身性能有着至关重要 的影响 ， 当
锌 含量 逐 渐 上 升 时接 头 剪 切 强 度 也将 随 之 上 升 。 为 了 让 钎料 的 防腐 能 力得
在金属连接结 构实际应用过程 中由于不同金属材料所 具备的物理性 质 以及化学性质存在着 较大 的差异 ， 例如不同金属的强度、 热膨胀性 、 密度 等均有所不同， 而这些属性 的差异将会给金属连接带来 直接阻碍Ⅲ 。 例 如冶 金不相容性差异表现较 大时将会在金属表面 出现生脆性化合物相 ， 同时出 现热物理性能无法契合 时将会 导致残余应力出现。 在某些特 殊情况 下由于 母 材 金 属 性 能 差 异程 度 巨大 将 会 导 致 界 面 力 学 失 配 ，使 得 金 属 难 以连 接 ， 甚至对金属整体性结构产生影 响。 为 了让金属连接能够顺利进行就需要对 此环节进行完善， 通过利 用合理 的连接材料并对相关工艺进行 改善 。 １ ． 铝铜连接技术概述 以下为铝铜两种 材料物 理及化学性质差异， 具体如下表所示 ： 表 １铝 铜 化 学 性 能 差 异
以提升就 需要增 强接头 的抗腐蚀性能，一般情况下腐蚀区域位于铝侧面 。 通过加入锌使得铝侧 结合力得 以提升 ． 这有 效改善 了接头 力学性能 ， 也从 定程度上增进 了接头 的抗腐蚀性能 。以团簇、 连接原子理论作为基础 设
一
铜
１ ０ Ｂ ３
８ ．
３ 围． ２
ｌ ６ ． ６
ｌ Ｏ ７ ８
从 铝铜焊接情况来看铝性质较 为活泼 ， 即便置 于空气当中也会被氧化 并且在表面生成一层致密的氧化膜 ， 即便是铝 合金也会在表面生成一层氧 化膜 。 然而铜却不 易被氧化， 但其表面也会存在养护膜。 基 于以上特性使得 铜铝钎焊过程 中会更深一步氧化， 从而产生新的氧化膜从而使得钎焊无法 形成 有 效接 头 ， 因此 若 要 保 证 铝 铜 有 效 钎 焊 就 必 然 要 采 取 相 关 工 艺 来 抑 制 氧化膜 的生成或将其除去目 。从脆性角度来看铜铝及外层 电子结构差异性 显著， 这 也从侧面放映 出铜铝间的冶金不相容性差异明显。一方面在固态 条件 下铝铜存在形式 以化合物为主 ，并且两者直接可生成多种化合物 ， 由 于这 个 过程 中会 出现 极 脆 的金 属 间 化 合物 相 ， 因 此 在焊 缝 出 现 后 将 会 导 致 铝铜接 头性 能下降。另外残余应力、 气孔以及接 头腐蚀性 问题等均会给实 际钎焊 带来影 响。 ２ ． Ｓ ｎ — Ｚ ｎ 基无铅钎料性能分析 从性能上来看 Ｓ ｎ － Ｚ ｎ基无铅钎料无论是在铜表面还是铝表面上均有
铝铜钎焊用zn-al钎料及其焊接工艺的研究
铝铜钎焊用zn-al钎料及其焊接工艺的研究铝铜钎焊是一种常见的焊接方式，通常使用铜或银作为钎料。
但是，这些钎料的成本较高，为了减少成本，研究人员开始研究其他的
钎料。
其中，Zn-Al钎料被发现具有良好的焊接性能，成为一种新型的钎料。
Zn-Al钎料的成分为Zn-15%Al，它的熔点约为384℃，比银钎料和铜钎料低得多。
因此，在铝铜钎焊过程中，使用Zn-Al钎料焊接的温
度较低，且焊接区域受热小。
这有利于减少变形和热裂纹，提高焊接
品质。
通过实验研究，发现了适合使用Zn-Al钎料的铝铜钎焊焊接工艺。
首先要注意的是，焊接前应去除铜表面的氧化层，保证焊接面的清洁。
然后，将Zn-Al钎料均匀地涂在铜接头上，使用火焰加热将钎料熔化，再接合铝件，形成焊接结构。
在焊接过程中，需控制焊接温度、焊接
速度和氧气量等因素，以保证焊接质量。
总之，Zn-Al钎料是一种性能优异、成本相对较低的铝铜钎焊钎料。
在焊接过程中，需要注意控制温度和工艺参数，才能获得良好的焊接
质量。
SMT技术第七讲
焊膏作用
作用：将贴装后元器件保持在焊盘上不移位，经再流焊接 后，将元器件与PCB焊接在一起。起到粘固元件、促进焊 料润湿、保护表面防再次氧化及形成牢固冶金结合等作用。
焊膏及其成分ຫໍສະໝຸດ 焊膏组分焊膏组成 : 合金焊粉+焊剂组分 重量比:合金焊粉（85％－90％）
焊剂（15％－10％） 体积比: 合金焊粉 60％ ;焊剂40％
今天，贵屿的人们要从30 公里外的地方运回饮用水…
绿色电子与绿色和平组织
绿色和平(Greenpeace)-绿色和平组织简称，属国际性非政 府组织，以环保工作为主，总部设在荷兰阿姆斯特丹。使命 “保护地球、环境及其各种生物的安全及持续性发展，并以 行动作出积极的改变”
2003年2月，绿色和平开始与相关电子产品企业联系，要求 摈除一系列有毒物质，主要包括：苹果、戴尔、富士、西门 子、惠普、IBM、摩托罗拉、诺基亚、松下、飞利浦、三星 、索尼、索尼-爱立信和东芝公司等；2005年，绿色和平通过 抗议、会谈成功迫使索尼-爱立信、三星、宏基、LG和摩托罗 拉、诺基亚等公司向其做出绿色承诺。
在潮湿的含有二氧化碳的空气中，表面形成碱 式碳酸铅薄膜，能阻止铅被进一步氧化。在加热时 能与氧、硫、卤素化合，生成相应的化合物。
铅污染
研究表明，铅通过环境污染循环可以进入人体，铅及 其化合物对人体有毒，摄取后主要贮存在骨骼内，部分取 代磷酸钙中的钙，易累积不易排出，对人体有害。铅在金 属间扩散性不好，纯金属铅不宜用于电子组装。
焊膏使用和储存注意事项
焊膏使用和储存注意事项
【存取登记规范】 【先进先出、用前提前复温】 【开封前搅拌、尽量当天一次用完，过期不用】 【停置一段时间再次搅拌或封盖续存】 【印刷焊膏量逐次增加】 【印刷后24小时内完成贴装，否则清洗重刷】 【焊膏印刷温湿度严格控制】
一种光伏用锡合金焊料、制备方法及用途
一种光伏用锡合金焊料、制备方法及用途1.引言随着全球经济和环境问题的日益严重，太阳能作为一种清洁、可再生、一次性的能源获得广泛关注。
光伏行业是太阳能利用的一项主要技术，它对于实现经济可持续发展、缓解能源短缺、降低环境污染等具有重要意义。
在这个过程中，焊接技术也成为了一个重要的环节。
本文将介绍一种光伏用锡合金焊料、制备方法及用途。
2.锡合金焊料的概述锡合金焊料是电子、电器行业常用的焊接材料之一，它具有易加工、良好的焊接性能、优异的耐腐蚀性和电子性能等良好特点。
锡合金焊料的种类非常多，一般分为铅锡焊料、无铅焊料、低温焊料等。
针对不同的应用场景，锡合金焊料需要具备不同的性能指标。
在光伏领域，锡合金焊料需要具备优异的导电性能和光电学性能等特点。
3.光伏用锡合金焊料目前，市场上常用的锡合金焊料为Sn-3.5Ag、Sn-0.7Cu、Sn-58Bi 等。
但这些焊料的导电性能和热膨胀系数并不理想，且易引起晶间腐蚀。
因此，需要开发一种具有更好性能的锡合金焊料。
针对这种需求，研究人员提出了一种新型光伏用锡合金焊料，其成分比例为Sn-1.0Cu-0.2Ni-0.1Zn（重量比）。
该焊料具有以下特点：(1) 电性能优异：其导电率高达58%IACS，大大提高了电池组件的转换效率。
(2) 热膨胀系数小：热膨胀系数为19ppm/K，与硅基材料接近，有利于焊接后的稳定性。
(3) 耐腐蚀性强：该合金具有较好的耐腐蚀性能，抗晶间腐蚀能力强。
4.锡合金焊料制备方法该焊料制备方法简单易行，主要步骤为材料配比、熔炼、浇铸、均匀化处理等。
具体步骤如下：(1) 将Sn、Cu、Ni、Zn按照配比比例加入熔炉中。
(2) 加热熔炼，使其逐渐融化成液态。
(3) 浇铸：将熔融的合金浇入预先准备好的铸模中。
(4) 均匀化处理：将铸坯加热到700℃左右，保温1小时，然后熄火，冷却到室温即为锡合金焊料。
5.锡合金焊料的用途该焊料可广泛应用于晶体硅太阳能电池电路的焊接。
金锡合金焊料芯片
金锡合金焊料芯片随着科技的飞速发展，电子产品越来越小型化、智能化，对焊接材料的要求也越来越高。
在这样的背景下，金锡合金焊料芯片应运而生，成为了一种极具创新性的电子连接解决方案。
本文将深入探讨金锡合金焊料芯片的特点、优势及应用领域。
一、什么是金锡合金焊料芯片？金锡合金焊料芯片是一种采用特殊工艺制造的微型电子元件，其核心成分是高纯度的金锡合金焊料。
这种焊料具有优良的导电性能和耐腐蚀性，能够保证在高温、高压、高湿等恶劣环境下保持稳定的连接状态。
同时，金锡合金焊料芯片还具备极低的热阻抗和良好的可塑性，使得其在各种电子设备中都具有广泛的应用前景。
二、金锡合金焊料芯片的优势特点1. 高熔点和高沸点：金锡合金熔点高达290℃，远高于其他常用的电子连接材料（如锡铅焊料），使得焊接过程更加快捷。
2. 优秀的传热性和延展性：金锡合金具有良好的传热性和延展性，可以轻松实现微小尺寸的部件焊接，提高生产效率和质量。
3. 抗氧化性强：金锡合金具有较强的抗氧化能力，能在高温环境中保持良好的稳定性，延长元器件的使用寿命。
4. 与多种基板材料的兼容性好：金锡合金与大多数基板材料（如FR-4、陶瓷、金属等）具有良好的兼容性，为不同应用场景提供了更多选择。
三、金锡合金焊料芯片的应用领域1. 通讯设备：金锡合金焊料芯片适用于通讯设备的射频模块、滤波器等关键部位，确保信号传输的稳定性和可靠性。
2. 消费电子：广泛应用于各类便携式电子产品中的微型传感器、集成电路等部件的焊接，提升产品性能和用户体验。
3. 汽车工业：可用于发动机控制单元、刹车系统等关键零部件的焊接，保障行车安全和提高车辆性能。
4. 其他领域：包括医疗设备、航空航天、国防科技等领域，金锡合金焊料芯片同样具有广泛应用前景。
四、金锡合金焊料芯片的发展趋势1. 微型化：随着电子产品向更小尺寸发展，对焊接材料的要求也越来越高。
金锡合金焊料芯片具有优良的传热性和延展性，能够轻松实现微小尺寸部件的焊接，为电子设备的微型化提供了有力支持。
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Ｓｎ－ － ｏｌｅｒ — Ｚｎ— ｓ ｄ ＡＩ ｍ ｏｕ ｔｔ ｃ ｏｏｇ ｎ ｅ ｈｎ ｌ ｙ ｓ ｌ ｅｒｐ ｔ ｏ ｄ ａｓｅ
下 ， 于 １９ ９ ９年着 手 开发 具有 中温 系熔 点的焊 料材 料 ，
即 Ｓ — ｎ Ｂ 焊料 ，在 基 础评 价 中 ，采用 含铅 焊料 镀 层 ｎＺ — ｉ 弓ｌ 的元 件 ， 由 于焊 料 中 的 铋 大 大 影 响 了接 合 可靠 线
性 ，受 到 多种 条 件 的制 约 ， 因而 难 以应 用 于产 品中 ，
安装技术
焊膏
Ｍ ｏ ｎ ｃ ｎ ｌ ｇ ｎ ｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｏ ｎ－ — ｏ ｄ ｒ ｕ ｔ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ａ ｄＡ ｐ ｉ ｔｏ ｆ ・ － Ｓ ｌ ｅ ｃ Ｓ Ｚｎ Ａｌ
Ｃａ ｉ ｉ ｇ ｉ ｑｎ Ｊ Ａｂｓ ｒ ｔ ｔａｃ
Ｋｅｙｗ ｏ ｄｓ ｒ
图 １ 含 Ｐ 焊料镀 层元件接合可靠性评价 （ ５ ℃ Ｘ ｂ １０ １０ ０ ｈ弯 曲量 １５ 以后 的界 面 剥 离 发 生 率 ） ．％
２ 开 发 动 向
适 应 环 境 要 求 的 无 铅 焊 料 的 开 发 初 期只 有 熔 点
为 ２ ８Ｃ的 Ｓ — — ｌ＂ ｎＡｇＣｕ焊料 ，但 是 它 比传 统 的 Ｓ — ｂ ｎ Ｐ 焊
确 认焊 料 为 ２ ０Ｃ，２ ０Ｃ和 ２ ０Ｃ时的湿 润速 度 ，在 ４￣ ５￣ ６￣
所 有温 度 下 的铝 添加 量 为 ２ ０６９ ０ｘ １ － ０× １ 结果 ０， 都 表 现 出 良好 的湿 润 性 。
２ ２ 铝添 加及 其作 用 ．
与 Ｓ． ｎ Ａｇ系焊 料 相 比 ，由 于 ｓ ． ｎ ｚｎ系 焊 料 中 的 锌 的氧化 反 应性 高 ，致 使湿 润 性 劣化 。此 外 ，在焊 膏
情 况 下 ，还 存 在 着 随着 时 间 的推 移 而 产 生 显 著变 化
等 缺 点 。因 此添 加 微 量 铝 可 以发 挥 抑 制 锌 的 氧 化 作
望
厘
用 的焊 料 引起 了人 们 的关 注 。锌在 Ｓ ． ｎ 料表 面上 ｎＺ 焊
料 的熔 点 高出 ３ ℃：在环 境 方 面 ，由于 电 力消 费的增 ５
加而 使地 球 变暖 ：在可 靠性 方 面 ，会 产 生元 件等 部件
的耐 热性 问题 ，难 以应 用 于全 部产 品 中 。在 这种 情况
因此 决 定 采用 Ｓ — ｎ ＡＩ ｎ Ｚ — 为最 适 宜 的组 成 ，并对 其最
１ 前 言
在产 品 的环 境对 策 中 ， 富士通 集 团规 定 的到 ２ ０ ０５ 年 末在 全 部产 品 中 废弃 （ 包括 Ｒ Ｈｓ规则 对象 物 质在 ０ 内）的有 害物 质 的 目标 正在 实 施阶段 。至 Ｒ ｌＳ指 令 ｏ 的执 行 不到一 年 的 时间 里 ，富 士通 的多数 产 品 已经采 用适 应 Ｒｏ Ｓ指 令 的 Ｓ — — ｕ系无 铅 焊料 。然而 由 ｌ ｎ Ａｇ Ｃ 于 Ｓ — ． ｕ系 焊 料 的熔 点 高 ，部 分产 品 中的 元件 耐 ｎ Ａｇ Ｃ 热性 差 ，面临 着难 以采用 无铅 焊 料 的情况 。此 外 ，还 会担 心被 ；；表 面 贴 装 技 术 ． ； 迫 的高温 安装 工 艺和 消费 电力 的增 加等 所 引 ． ． 起 的新 的环 境 问题 。 为此 ，富士通 开 发 了具 有 １ ９ ９ ℃ 熔 点的 Ｓ — ｎＡＩ 料 ，于 ２ ０ ｎＺ — 焊 ０ ２年 末 开始 应用 于 产 品
如 图 １所 示 。
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． Ｓ —ｂ 料 同等 程度 的安装 ｎＰ 焊
工 艺 ，具 有优 良的接 合可 靠 性 。 本文 就 Ｓ — ｎ Ａ１ ｎ Ｚ — 焊 料 的 开发 、安装 技 术 和应 用 加 以介 绍 。
维普资讯
ＳＭ Ｔ… … … …
■
摘
Ｓ — ＡＩ 料 和 安 装 技 术 和 应 用 Ｚ— ｎ ｎ 焊
蔡积庆 编 译 概 述 了Ｓ － ｎ Ａ 焊 料 的开 发 ， 装 技 术 和 应 用 。 ｎＺ－ ｌ 安
要
关键词 Ｓ — ｎ Ａ焊料 ｎ Ｚ— Ｊ
２ １ ｓ — ｎ Ａ 组成 选 定 ． ｎ ｚ — Ｉ
２０ ０ ０年 以来 ， 以 Ｓ — ｎ系焊 料 （ 点 ｌ９Ｃ）为 ｎＺ 熔 ９＊ 基础 ，开始 了第三 种 元素 的选 定研 究 ，结 果选 定 比锌 氧 化 速度 更快 ，以及焊 料湿 润 性最 高 的铝 。添 加 微量 铝几 乎 不 会 改变 熔 点 ，而 且 显著 提 高 了焊 料 湿 润性 。