74.无铅合金介绍
无铅焊料合金与焊剂
无铅焊料合金与焊剂
一、无铅焊料合金
1、关于无铅焊料合金的定义
无铅焊料合金是一种金属焊料，其中没有含铅元素，而是由其他各种
金属元素组成，它既可以用于电阻焊，也可以用于氩弧焊和填充焊。
据统计，无铅焊料合金的焊接工艺技术和材料都有很大的进步，它可以满足工
业用户的需求，可靠性高、焊接性能好，广泛应用于电子、计算机、家电
等行业。
2、无铅焊料合金的特点
（1）无铅合金由镍、钴、铜、锡等元素组成，拥有优异的焊接性能，焊后强度高，塑性优良，成果非常稳定可靠。
（2）无铅合金熔化点适中，在焊缝表面形成一层厚厚的焊渣保护，
能够有效抵抗高温和低温的老化，也可以有效的防止电火花的生成，确保
焊接的质量。
（3）无铅合金焊料熔接时发出的烟雾少，烟味清淡，不污染环境，
远离危害。
3、无铅焊料合金的应用
无铅焊料合金主要应用于电子、机械制造等行业，主要用于制造电子
元器件、汽车零部件和机械部件。
它主要用于锻造、汽车部件的组装、汽
车零部件的维修，以及汽车悬架的重修。
它还可以用于制造食品、饮料和
医药行业的液体容器，还可以用于制造钢结构件。
二、无铅焊剂。
无铅焊料合金
不使用时变冷的热循环 。以往的 Ｓ — ｇ ｎ Ａ 系无铅焊料 ， 对于焊料凸缘这样的微小部分 ，耐 ； 击性或耐热循环性不足。为此 ，日本干住金属工业株式会社 （ 中 日本专利公开 ２０ — ０４ １１１）提供 一种 凸缘 的耐 ；击性 和耐 热循 环性优 良的无铅 焊料 合金 ，即使 在 电子设 备的 ４９０ 中 使用 中或运 输 中不小 心滑 落 ，焊接 部也 不易 剥离 ，因 而可靠 性 高 。
方法 ，一 般使 用焊料球 或焊 膏 。
可是 ， 以往 的 凸缘 形成 用焊料合 金是 Ｐ —ｎ ｂＳ
铅焊料相 比， 焊接性、 脆性、 时效变化等优异。 可是 ，在 便携 式 电话 、笔 记本 电脑 、摄 像
机 、数码 照相 机 等所谓 移 动式 电子设 备 中 ，对 于接 合 电子设 备 内部 的 电子元 件 的焊接 部 ，要
求耐 ； 中击性 。即 ，移动 式 电子设 备 多容 易受 到
系焊料合金 ， 多将 Ｐ — ｎ ｂ ｓ 系焊料合金制成作为 前述 Ｂ ＯＡ等或 晶片 的焊料 凸缘用 的焊料球 、 或 焊 膏 。此 种 Ｐ —ｎ系焊 料合 金 ，由于焊接 性优 ｂＳ 良 ，因此在焊 接 元件 和 印刷 基 板时 ，可 进行 很
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无铅焊料合 金
摘要 ： 动式 电子设 备在 使 用 中或运输 中多发生 滑落 ，电子元 件 的焊接 部 受落下 的冲 击有 移 时发 生剥 离 。此外 电子设 备承 受在 使用 时 因内部 的线 圈及 电阻 等发热 而使 焊接 部 升温 ， 在
及 ／或 Ｃｕ 、或 其 中添加 了 Ｐ ｅ 、Ｇ 、Ｇａ ｏ的 、Ｃ
采 用 直 接 连 接 相 互 的 电极 间 的 ＤＣ （ ｒｃ Ａ Ｄｉ ｔ ｅ Ｃ ｉ ｔ ｈ ｎ）方式 。所 谓 Ｄ Ａ 方 式 ，是预 ｈｐ ａ ｍｅｔ Ａｔｃ Ｃ 先在 晶片 的 电极上 形 成焊 料 凸缘 ，在 将 晶 片 安
无铅焊料钎料成分
无铅焊料钎料成分
1.主要成分：主要是锡（Sn）和铅（Pb）的合金。
无铅焊料一般是以锡为主要成分，通常含锡量大于99.3%。
2.助焊剂：焊料中添加了一些助焊剂以提高焊接性能。
助焊剂主要有两类：活性剂和润湿剂。
-活性剂：活性剂是一种能够在焊接过程中捕获和清除金属表面氧化物的物质。
常见的活性剂有氯化钠（NaCl）、氯化锌（ZnCl2）等。
-润湿剂：润湿剂是一种能够改善焊接表面润湿性的物质。
它可以减少焊料和焊接材料之间的表面张力，使得焊料能够更好地湿润焊接材料表面。
常见的润湿剂有活性树脂、脂肪酸等。
3.添加剂：为了提高焊接性能和节约成本，焊料中还加入了一些其他的添加剂。
-靶向性合金添加剂：目的是调整焊料的性能，如提高焊接强度、改善电导率等。
常用的靶向性合金添加剂有银（Ag）、铜（Cu）、锑（Sb）等。
-稳定剂：为了延长焊料的储存寿命和使用寿命，焊料中通常加入一些稳定剂。
稳定剂能够抑制焊料与空气中的氧气和湿气反应，减少焊料的劣化。
以上是无铅焊料钎料的基本成分，具体焊料的配方和成分比例可能会因焊接材料、焊接工艺和要求等的不同而有所差异。
在使用无铅焊料钎料时，要根据具体情况选择适合的焊接材料和工艺，并遵循相关安全操作规程。
无铅焊锡熔点
无铅焊锡是一种用于电子元器件连接的焊料，相较于传统的含铅焊料，它更环保，因为含铅焊料对环境和人体健康有一定的潜在风险。
无铅焊锡的熔点通常较高，具体取决于所使用的合金成分。
常见的无铅焊锡合金是以锡（Sn）为基础，添加其他金属（如银、铜、锑等）形成的合金。
根据不同的合金配方，无铅焊锡的熔点可以在不同范围内变化。
以下是一些常见的无铅焊锡合金及其熔点范围：
1. SAC（Sn-Ag-Cu）合金系列：这是一种常见的无铅焊锡合金，具有良好的焊接性能和可靠性。
根据具体配方的不同，熔点范围通常在217°C至221°C之间。
2. SN100C合金：这是一种无铅焊锡合金，由Sn、Cu、Ni、Ge等金属组成。
其熔点较低，一般在227°C左右。
需要注意的是，以上提到的熔点范围仅供参考，具体的无铅焊锡合金的熔点还取决于其具体配方和厂家的制定标准。
对于特定的无铅焊锡产品，建议参考供应商提供的技术资料和产品规格说明，以获得准确的熔点信息。
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。
无铅锡铋合金
无铅锡铋合金什么是无铅锡铋合金？无铅锡铋合金是一种用于替代传统铅锡合金的材料。
传统的铅锡合金由于其易熔性和良好的电焊性能在电子行业中广泛应用。
然而，铅的毒性和对环境的危害性使得国际社会对铅的使用提出了严格的限制。
为了满足环保需求，无铅锡铋合金应运而生。
无铅锡铋合金的主要成分是锡（Sn）和铋（Bi），可以添加其他金属元素，如铜（Cu）和银（Ag），以改善合金的性能。
无铅锡铋合金的特性1.熔点：无铅锡铋合金的熔点相比传统的铅锡合金较高，一般在183°C至227°C之间。
这对于一些特殊应用的电子元件而言是一个挑战，因为它们需要在较低的温度下进行焊接。
为解决这个问题，可以通过在合金中添加其他金属元素，如铅（Pb）和银（Ag），来降低熔点。
2.可焊性：无铅锡铋合金具有较好的电焊性能，可以与金属表面形成良好的接触并形成可靠的焊点。
然而，由于合金的熔点较高，焊接过程需要更高的温度，同时焊接时间也要相对延长。
3.机械性能：无铅锡铋合金的机械性能与传统的铅锡合金相比有所差异。
无铅合金通常具有较高的硬度和较低的延展性，这对于一些应用来说可能是一个问题。
为了提高合金的机械性能，可以通过添加其他金属元素和进行热处理来进行改善。
4.热疲劳可靠性：由于无铅锡铋合金的机械性能较差，其热疲劳可靠性可能不如传统的铅锡合金。
在一些高温和高应力环境条件下，合金容易发生疲劳和断裂，因此需要进行适当的测试和评估。
无铅锡铋合金的应用领域无铅锡铋合金在电子行业中有着广泛的应用。
主要应用包括：1.表面贴装技术（SMT）：无铅锡铋合金可以用于电子元件的表面贴装焊接，如贴片元件、芯片封装和电路板组装等。
它可以代替传统的铅锡合金，以满足环保要求。
2.钎焊：无铅锡铋合金也可以用于钎焊应用，如电子元件的电极连接、线缆的连接等。
3.焊膏：无铅锡铋合金可以用于制备焊膏，用于电子组装的印刷和焊接工艺。
4.钎丝：无铅锡铋合金还可以制成钎丝，用于手工焊接和维修工作。
常见无铅焊料合金性能介绍
常见无铅焊料合金性能介绍夏玉红（淮安信息职业技术学院江苏淮安223003）摘要：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。
本文就对几种主要的无铅焊料合金的组织结构和性能进行分析介绍。
关键词：无铅焊料；金属间化合物；机械性能；润湿性由于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。
无铅铜材质报告
无铅铜材质报告1. 引言无铅铜是一种常见的金属材料，具有良好的导电性、导热性、可塑性和耐腐蚀性，在各个领域都有广泛的应用。
本报告将介绍无铅铜材质的特性、制造工艺、应用领域以及环保优势等相关内容。
2. 无铅铜材质特性•高导电性：无铅铜具有优良的导电性能，适用于各种电子器件和电路的制造。
•高导热性：无铅铜的导热性能出色，能够有效传导热量，广泛应用于制冷、散热器等领域。
•良好的可塑性：无铅铜易于加工成各种形状，适用于复杂零件的制造。
•耐腐蚀性：无铅铜能够抵御氧化、腐蚀和腐蚀性介质的侵蚀，用于制造耐腐蚀设备。
•环保优势：与传统铅材相比，无铅铜不含有害的铅元素，没有对环境和人体健康的危害。
3. 无铅铜的制造工艺3.1 原材料选取无铅铜的制造需要选取纯净的铜原料，并确保不含有有害的铅元素。
3.2 熔炼和精炼将选取好的铜原料投入到高温熔炉中，通过熔化、脱氧和精炼等工艺，去除杂质和氧化物。
3.3 无铅合金配比根据不同的应用需求，将铜与其他合金元素按照一定比例进行配比，制成无铅铜合金。
3.4 锻造或轧制将无铅铜合金加热至一定温度，通过锻造或轧制等方式将其加工成所需形状。
3.5 热处理对加工后的无铅铜材料进行适当的热处理，提高其硬度和耐腐蚀性。
4. 无铅铜的应用领域由于无铅铜材质具有优异的物理和化学性能，被广泛应用于以下领域： - 电子工业：无铅铜被用于制造电缆、电路板和半导体器件等电子器件，其高导电性和可塑性能够满足高精度电子器件的要求。
- 建筑工业：无铅铜材质常用于制造管道、阀门和接头等，其耐腐蚀性能能够确保长久使用。
- 汽车工业：汽车发动机中的散热器、冷凝器和制动系统等部件常采用无铅铜材质，以提高散热和耐高温性能。
- 医疗器械：无铅铜被广泛应用于医疗器械的制造，如手术器械、导管和植入物等，其良好的可塑性和耐腐蚀性有助于器械的使用和清洁。
5. 无铅铜的环保优势相较于传统的含铅铜材质，无铅铜具有以下环保优势： - 避免铅元素的污染：铅是一种对人体和环境具有潜在危害的有害元素，无铅铜不含铅，能够避免对环境的污染和人体健康的危害。
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应 用 电 子 技 术 专 业 教 学 资 源 建 设
美国矿产局有关不同元素的世界用量及产量的资料如下
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我们要估量各种元素的价格，各元素的产量，从价格表 中可以看出比铅贵的元素有很多，例如，铟(In)是用来取代 铅的主要元素之一，但它是一种次贵重金属，几乎和银一样 贵。可是应该注意，所建议的焊锡合金的高成本在决定最终 产品价格时，并不象最初所显示的那么重要。因为所需的量 少，在装配中，和其它成本因素如：组件、电路板及装配相 比，焊锡成本几乎不重要。最重要的是所选合金的性能。
SnCu合金为波峰焊制程最便 宜之焊料。
共晶合金为单一熔点，抗热 疲劳性质比SnPb佳，但存在 着熔点较高且机械性不佳问 题。
Sn-Cu合金二相限圖
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2) 锡银合金(SnAg/3.73) 共晶熔点：220.3℃
SnAg合金熔点温度比SnAg-Cu较高，使用多年， 但仍有银析现象出现。
延展性有所下降。 拉伸强度和耐疲劳性强比Sn/Pb优越。 对助焊剂的热稳定性要求更高。 高温下对Fe有很强的溶解性。
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1.SAC无铅合金的认识 SAC是目前业界普遍使用的一种焊锡 右图为在铜界面上形成一些界面金属化合 物。 图a表面有一些毛须，图b表面可以明显看 到粗糙的颗粒
Sn-Ag合金二相限圖
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3) 锡锌合金(SnZn/8.8) 共晶熔点：190℃
℃
SnZn合金熔点较低，接近 Sn-Pb，但Zn易氧化，焊 接点会被腐蚀，润湿性不 及Sn-Ag-Cu良好，需要特 殊的助焊剂配合使用。
溫度 [ ℃]
替代鉛的材料及其相對價格 鉛的替代元素 相對價格 鉛(參考值) 1 銻(Sb) 2.2 鉍(Bi) 7.1 銅(Cu) 2.5 銦(In) 194 銀(Ag) 212 錫 (Sn) 6.4 鋅(Zn) 1.3
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应 用 电 子 技 术 专 业 教 学 资 源 建 设
除了成本之外，还必须了解考虑作为铅替代的元素的供 需情况。如表可以看出含铋合金从可利用资源的出发点上是 无希望的，现在可利用得铋供应可能被全部用完，如果将此 合金广泛用于正在蓬勃发展的电子工业，那这种可利用资源 将会全部用完，在要使用此种可利用资源的其它工业上就根 本就无法供用。
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2.3 主要添加焊料成份的特性
应 用 电 子 技 术 专 业 教 学 资 源 建 设
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2.4 常见无铅合金的特性
应 用 电 子 技 术 专 业 教 学 资 源 建 设 1) 锡铜合金(SnCu/0.75) 共晶熔点：227℃
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℃ 250 230 锡铜合金 锡银系列合金(without Bi) (+Cu)(+Sb) 锡银系列( with a littleBi) (+Cu)(+少量添加) SnAg series with more Bi (+Cu)(+少量添加)
210
200
190
180
SnAgBiIn (206° C) SnZnAl (199° C) SnBiSb
锡锌系列 (with Bi)
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2.2 为什么仍使用锡焊料
应 用 电 子 技 术 专 业 教 学 资 源 建 设 Sn的优点： 1)Sn和其它金属之间有良好的亲和力﹔ 2)熔点低﹔ 3)无毒无公害﹔ 4)地球上存储量大，价格便宜。 •用什么材料来代替Pb?
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二、无铅合金焊锡的选择
应 用 电 子 技 术 专 业 教 学 资 源 建 设
2.1 无铅焊锡的选择原则 2.2 为什么仍使用锡焊料 2.3 主要添加焊料成份的特性 2.4 常见无铅合金的特性 2.5 常用无铅焊锡系列的优缺点
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2.1 无铅焊锡的选择原则
应 用 电 子 技 术 专 业 教 学 资 源 建 设 1)材料必须具有市场提供性 2)焊料的熔点尽可能低
a Sn-3.0Ag-0.5Cu
b Sn-3.9Ag-0.6Cu
左图为Sn-Ag-Cu反应形成了Cu3Sn 和Cu6Sn5等界面化合物。 为什么表面会粗糙?
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应 用 电 子 技 术 专 业 教 学 资 源 建 设
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2.5 常用无铅焊锡系列的优缺点
应 用 电 子 技 术 专 业 教 学 资 源 建 设
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三、SAC合金之隐患解析
应 用 电 子 技 术 专 业 教 学 资 源 建 设 无铅焊料特点(SAC305) : 熔点高，183 ℃ vs 217 ℃。
表面张力大，流动性差，润湿性差。
℃
含有量[
Sn-Zn合金二相限圖
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应 用 电 子 技 术 专 业 教 学 资 源 建 设
4) 锡铋合金 (SnBi/56.97)
共晶熔点：138.8 ℃
SnBi合金熔点温度低， 有较好的润湿性和良好 的热循环可靠性。 目前在Thermal产品上使 用广泛，属于低温焊料.
Sn-Zn合金二相限圖
3)合金元素尽可能的少
4)无毒无害，符合环境保护要求 5)易回收，废渣产生少 6)成本低 7)专利
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应 用 电 子 技 术 专 业 教 学 资 源 建 设
无铅焊锡合金选择考虑因素: 湿润性和可焊接性 可靠度 熔点 焊点机械强度 存储寿命和稳定性 易于采购 和无铅组件的兼容性 抗氧化性
无铅合金介绍
目
应 用 电 子 技 术 专 业 教 学 资 源 建 设
录
一、各种代替铅的元素 二、无铅合金焊锡的选择 三、SAC合金之隐患解析
四、无铅制程有关的试验
五、结论
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一、各种代替铅的元素
应 用 电 子 技 术 专 业 教 学 资 源 建 设 代替铅的元素，首先必须考虑成本方面。