无铅焊料在清华大学的研究与发展
无铅焊料研究报告综述
无铅焊料研究报告综述无铅焊料是一种对环境友好且高效的焊接材料。
本文将综述无铅焊料的研究报告，涵盖其背景、特性、应用和发展趋势。
总体而言，无铅焊料是一种有希望替代传统铅基焊料的焊接技术。
1.背景无铅焊料的研发是为了减少对环境的污染。
传统的铅基焊料含有大量的铅，当焊接过程中铅被释放到环境中时，对人体健康和环境造成了潜在的危害。
为了保护人类和环境的健康，全球范围内开始研发无铅焊料。
2.特性无铅焊料具有一系列优点。
首先，无铅焊料在高温下的性能比传统铅基焊料更好，可以在更高的温度下进行焊接，提高了焊接的质量和可靠性。
其次，无铅焊料不会产生有毒的铅蒸汽，避免了对工人和环境的污染。
此外，无铅焊料还具有较低的成本和更长的寿命，使其变得更加可行和具有竞争力。
3.应用无铅焊料广泛应用于电子产品的制造过程中。
例如，它可以用于手机、电脑、电视和其他电子设备的电路板的焊接。
无铅焊料还可用于汽车制造、航空航天、医疗器械和其他领域的焊接。
4.发展趋势无铅焊料的研究和应用仍在不断发展。
研究人员正在寻找更好的无铅焊料配方，以提高其性能和可靠性。
此外，随着全球对环境保护要求的提高，无铅焊料将会得到更广泛的应用。
目前，一些国家已经颁布了禁止使用铅基焊料的法律和法规，促使了无铅焊料的市场需求。
总结起来，无铅焊料是一种有希望替代传统铅基焊料的焊接技术。
它具有环境友好、高效和广泛应用的特点。
随着全球对环境保护意识的提高，无铅焊料的研究和应用将会得到更大的关注和发展。
现代电子制造与可靠性
第一部分实验室的基本情况介绍
第一部分实验室的基本情况介绍
企业、
第一部分实验室的基本情况介绍
第一部分实验室的基本情况介绍
第一部分
第一部分
第一部分
本科生《表面贴装技术基础》
第一部分
第一部分
第二部分：实验室的注意事项
二、现代电子制造与可靠性介绍
品：
SMT? SMT视频介绍（连接）
2．行业背景、专业背景、项目研究背景
2．行业背景、专业背景、项目研究背景
2．行业背景、专业背景、项目研究背景
2．行业背景、专业背景、项目研究背景
2．行业背景、专业背景、项目研究背景
2．行业背景、专业背景、项目研究背景
三、无铅工艺及可靠性项目的研究
Sn/3.5Ag/0.7Cu Sn/37Pb
可靠性试验与认证
关键性突破：
关键设备：回流焊接炉。
无铅焊料研究报告综述
无铅焊料研究报告综述无铅焊料是一种替代传统有害铅族元素的焊接材料。
由于铅的毒性和环境污染问题，无铅焊料的研究和应用已经成为焊接领域的一个热门话题。
本综述将对无铅焊料的研究现状进行概述，并讨论其应用前景。
一、研究背景无铅焊料的研究起源于对铅的环境和健康问题的关注。
传统的铅焊料在焊接过程中会释放出有害物质，对人体健康和环境造成潜在风险。
随着环境保护意识的提高，研究人员开始寻找无铅的替代品，以减少对环境和人体的伤害。
二、无铅焊料类型目前，无铅焊料的研究主要集中在两个方面：无铅钎料和无铅焊丝。
无铅钎料是一种用于电子元器件和微电子封装的焊接材料，其主要成分是镍，银和锡等无铅合金。
无铅焊丝则适用于半导体和电子组件的焊接，广泛用于电子设备制造和汽车行业。
三、无铅焊料的特点与传统的铅焊料相比，无铅焊料具有以下几个显著的特点：1.环保：无铅焊料不会释放有害的铅元素，对环境和人体健康无毒害性，符合环保要求。
2.可靠性：无铅焊料能满足组件焊接的可靠性要求，其焊缝强度和抗热冲击性能优于传统铅焊料。
3.经济性：由于铅焊料的成本逐渐增加，无铅焊料因其可再生性而具有更低的成本。
四、无铅焊料的研究进展在无铅焊料的研究中，研究人员主要关注材料的性能和工艺优化。
针对无铅钎料，目前的研究主要集中在改善焊缝强度和抗热冲击性能，提高焊接质量。
而对于无铅焊丝，研究人员主要致力于提高其润湿性和可焊性，以满足高要求的焊接工艺。
五、无铅焊料的应用前景随着环保意识的提高和环境保护法规的加强，无铅焊料将逐渐取代传统铅焊料成为焊接领域的主流材料。
虽然无铅焊料在性能和工艺上仍存在一些挑战，但其广泛应用的前景是十分乐观的。
尤其是在电子设备制造、汽车行业和航空航天等高端领域，无铅焊料将成为必备的焊接材料。
六、总结无铅焊料的研究和应用是一个具有重要意义的课题。
其环保性和可靠性使得无铅焊料成为未来焊接材料的重要发展方向。
然而，目前研究仍面临一些挑战，如材料性能和工艺优化等。
无铅钎料的开发与应用技术研究
无铅钎料的开发与应用技术研究一、引言随着环保意识的普及和环保法规的越来越严格，对于环境友好型制造业的需求越来越强烈。
无铅钎料作为一种环保型的焊接材料，在电子、机械、建筑等领域得到了广泛的应用。
本文主要介绍无铅钎料的开发与应用技术研究。
二、无铅钎料的研发历史与技术1. 无铅钎料的发展历史无铅钎料的发展源于对环境保护的要求。
早在上世纪80年代，就有一些发达国家开始规定生产电子元件使用的钎料必须去掉含铅成分。
随着限制的加强，无铅钎料的研发和应用逐渐成为了焊接材料领域的一个热点问题。
2. 无铅钎料的技术特点①低温熔点：无铅钎料的熔点比含铅钎料低30℃左右，这有利于减少焊接温度，从而减少对元器件和电路板的损害。
②流动性好：无铅钎料的流动性好，初次布料比例好控制，这既有利于提高生产成品率，又能减少材料损耗。
③可焊性良好：无铅钎料的可焊性与含铅钎料相当，同时无铅钎料的黏合强度和疲劳寿命也较高。
④低氧化率：无铅钎料的氧化率较低，有利于减少焊接温度，提高焊接质量以及延长焊接炉的使用寿命。
三、无铅钎料的种类与应用1. 无铅钎料的种类无铅钎料的种类比较多，根据其成分分为Sn-Ag-Cu系列、Sn-Cu系列等。
其中，Sn-Ag-Cu系列占据了无铅钎料市场的主流，Sn-Cu系列则由于成本较低，被广泛运用于广告物制造、舞台工程、灯光、家电等。
2. 无铅钎料的应用无铅钎料主要应用于电子、机械、建筑等领域。
其中，①电子领域：无铅钎料被广泛应用于电子产品的生产，如计算机、手机、平板电脑等。
②机械领域：无铅钎料的应用也较为广泛，如汽车、铁路、电力行业等。
③建筑领域：无铅钎料在铜制品、铜管、空调、水暖等产品中也被广泛使用。
例如，家用冷热水管道连接及安装。
四、无铅钎料的未来发展趋势无铅钎料的发展仍然是技术创新的中心。
未来，无铅钎料的发展趋势主要是从以下几个方面进行：1. 合金新材料的研发：目前，工业界正在研制Sn-Ag-Cu体系的镉类替代者，如 In/Sn Ag/Sn系列。
无铅焊锡丝用助焊剂的研究及发展趋势
无铅焊锡丝用助焊剂的研究及发展趋势摘要：随着现代化社会发展，人们环保意识增强，对含铅、含汞等电子产品谈之色变，因此也进一步推动了无铅电子产品的大力研发和推广。
手工焊接在电子产品焊接中发挥不可替代的重要作用，而无铅焊锡丝用助焊剂的研发势在必行。
需要对各种类型的无铅焊锡丝用助焊剂进行科学性分析与研究，明确其应用要点，推动研究力度，为行业发展提供动力支持。
本文主要对无铅焊锡丝用助焊剂的研究现状以及未来发展趋势进行综合性分析。
关键词：无铅焊锡丝助焊剂研究发展趋势现代化经济发展背景下，人们的环保意识增强，加强对对自身身体健康的关注力度。
而铅这类物质对人体健康破坏性较大，而且还容易引起环境污染。
因此，越来越多的国家禁止使用含铅产品。
这种国际背景下，无铅焊料被逐渐被研发出来，并得到广泛应用。
无铅化的发展对电子行业带来了极大的技术挑战，只有秉持绿色设计和制造的理念，加大无铅焊料的研发力度，才能为其全面推广与应用奠定良好的基础。
[1]随着现代化科学技术的发展，再流焊接与波峰焊接技术日渐盛行，优势明显。
但是手工焊接仍然是一种不可或缺的重要技术方式，尤其是在复杂组装工艺中是穿孔组建作业中需要应用到，同时在对家电、仪表仪器等进行焊接、补焊时往往需要应用到焊锡丝。
基于此，需要对无铅焊锡丝用助焊剂进行持续性研究。
一、助焊剂作用、特性、分类我国在2007年初颁布相关法律文件，不再准许使用含有铅、汞、镉等有毒有害物质的电子产品。
现阶段我国逐渐向无铅时代进行过渡。
结合当前的研发成果来看，无铅焊丝用助焊剂包含很多类型，而且可以结合分类指标的不同，对其进行如下分类：按照松香角度，氛围松香型、低松香型、无松香型；从而卤素含量包含低卤素和无卤素；从焊后清洗角度包含清洗型和免清洗型。
[2]（一）作用在电子产品组装技术应用中，势必要应用中助焊剂，在具体应用中，主要发挥其物理、化学特性，达到钎焊目的，形成保障和焊点质量。
随着在现代化科学技术发展支持下，气氛焊接、真空焊接方式被研发和应用，但是成本较高，可操作性较低，而且应用稳定性不足，因此，现阶段在电子产品封装行业中，仍然使用助焊剂作为主要方式。
无铅焊料的开发应用动向
无铅焊料的开发应用动向近年来，环保意识的提高和环境法规的持续加强，推动了无铅焊料的开发和应用。
无铅焊料作为一种替代传统铅基焊料的新型焊料，已经在电子制造业得到了广泛应用。
本文将介绍无铅焊料的定义、发展历程及其在电子制造业中的应用动向。
一、无铅焊料的定义与发展历程无铅焊料是指不含铅或铅含量极低的一种焊接材料。
由于传统铅基焊料存在环境污染、对人体健康有害的问题，因此，发展无铅焊料成为了一个重要的研究方向。
随着环保意识的提高和相关环境法规的出台，国际上逐渐出现了一系列限制铅含量的环保法规，如欧盟的RoHS指令和中国的《电子信息产品污染控制管理办法》等。
这些法规的推动下，无铅焊料的研发和应用取得了快速发展。
二、无铅焊料在电子制造业中的应用动向1. 电子产品制造领域无铅焊料在电子产品制造领域的应用越来越广泛。
以电路板焊接为例，无铅焊料的应用可以减少环境污染和人体健康风险，同时提高焊接质量和可靠性。
许多电子制造企业已经将无铅焊料作为标准配方使用，并逐步淘汰传统的铅基焊料。
2. 高可靠性领域在一些对焊接质量要求极高的领域，如航空航天、国防军工等，无铅焊料的应用也越来越受到关注。
无铅焊料具有良好的耐用性、高温性能和电气特性，能够满足这些高可靠性领域的需求。
3. 焊接设备的发展随着无铅焊料的广泛应用，专门针对无铅焊料的焊接设备也得到了快速发展。
例如，无铅焊料需要较高的焊接温度，因此，烙铁、焊接炉等设备的设计和加热元件的选择都需要做出相应的调整。
4. 新型无铅焊料的研发除了传统的无铅焊料，还有一些新型无铅焊料正在研发中。
例如，基于锡合金的无铅焊料，通过添加其他元素，如铜、锑等，可以改善焊接性能和可靠性。
这些新型无铅焊料的研发将进一步推动无铅焊料的应用发展。
总结：无铅焊料作为一种环保、安全的焊接材料，在电子制造业中的应用正在不断扩大。
随着环境法规的落地和电子产品制造行业的需求增长，无铅焊料的开发与应用将持续推进。
同时，焊接设备的改进和新型无铅焊料的研发也将为无铅焊料的应用提供技术支持和创新动力。
无铅焊的研究现状与发展趋势解析
无铅焊的研究现状与发展趋势姓名学号教师摘要在电子元器件的焊接中，焊料占据很重要的位置，锡铅合金是性能最好的焊接材料也是最廉价的，焊接质量和焊接可靠性都是满足需求的。
但随着环保意识的增强和认识到铅对人类的危害，无铅焊走进了人类的视野。
绿色环保的电子器件成为了人们的追求，成为世界主流。
无铅焊的研究现状与发展趋势更值得我们关注，无铅焊的路还是很长的，有很多可以突破的难题摆在前方，等待学者去研究去超越。
实现电子制造的全面无铅化，以减少环境污染，提升绿色制造竞争能力，以适应国内外市场对绿色电子产品的需求，是我国电子制造业以后势在必行的举措。
关键词：无铅焊；绿色环保1铅对人类的危害铅是一种对人体危害极大的有毒重金属，铅与铅的化合物进入机体后会对人的神经、血液循环、内分泌等多个系统造成危害，若含量过高便会引起铅中毒。
铅被广泛使用于各个行业，铅对环境的污染越来越重。
通过食物、饮用水、空气等方式影响人类健康。
金属铅进入人体后，少部分会随着身体代谢排出体外，其余大量则会在体内沉积。
对于成年人，铅的入侵会破坏神经系统，消化系统，男性生殖系统且影响骨骼的造血功能，进而人出现头晕、乏力、眩晕、困倦、失眠、贫血、免疫力低下、腹痛、便秘、肢体酸痛、肌肉关节前、月经不调等症状。
有的口中有金属味，动脉硬化、消化道溃疡和眼底出血等症状也与铅污染有关。
对于儿童，由于大脑正在发育，神经系统处于敏感期，在同样的铅环境下吸入量比成人高出好几倍，受害极为严重，因此小孩铅中毒则会出现发育迟缓、食欲不振、行走不便和便秘、失眠；还有的伴有多动、听觉障碍、注意不集中和智力低下等现象。
严重者造成脑组织损伤，可能导致终身残废。
铅进入孕妇体内则会通过胎盘屏障，影响胎儿发育，造成畸形，流产或死胎等。
因此无铅焊的发展是必然的。
2无铅焊的发展进程1991和1993年：美国参议院提出将电子焊料中铅含量控制在0.1%以下的要求，遭到美国工业界强烈反对而夭折；1991年起NEMI, NCMS, NIST, DIT, NPL, PCIF, ITRI, JIEP等组织相继开展无铅焊料的专题研究，耗资超过 2000万美元，目前仍在继续；1998年日本修订家用电子产品再生法，驱使企业界开发无铅电子产品；1998年10月日本松夏公司第一款批量生产的无铅电子产品问世；2000年6月：美国IPC Lead-Free Roadmap 第4版发表，建议美国企业界于2001年推出无铅化电子产品，2004年实现全面无铅化；2000年8月：日本 JEITA Lead-Free Roadmap 1.3 版发表，建议日本企业界于2003年实现标准化无铅电子组装；2000年8月欧盟 Lead-Free Roadmap1.0 版发表，根据问卷调查结果向业界提供关于无铅化的重要统计资料；欧盟议会和欧盟理事会2003年1月23日发布了第2002/95/EC号《关于在电气电子设备中限制使用某些有害物质的指令》，在这个指令中，欧盟明确规定了六种有害物质为：“汞（Hg）、镉（Cd）、六价铬（Cr）、铅（Pb）、聚溴联苯（PBB）、聚溴二苯醚（PBDE）”；并强制要求自2006年7月1日起，在欧洲市场上销售的电子产品必须为无铅的电子产品；（个别类型电子产品暂时除外）2003年3月，中国信息产业部拟定《电子信息产品生产污染防治管理办法》，提议自2006年7月1日起投放市场的国家重点监管目录内的电子信息产品不能含有铅、镉、汞、六价铬、聚合溴化联苯或聚合溴化联苯乙醚等。
无铅焊料研究报告范文
无铅焊料研究报告范文摘要：随着环保意识的增强和环境法规的执行，无铅焊料正在逐渐取代传统的含铅焊料，成为电子制造业中的主要焊接材料。
为了研究无铅焊料的性能和应用前景，本报告对无铅焊料的研究现状、性能特点以及未来发展进行了详细介绍并进行了实验验证。
研究结果表明，无铅焊料具有较高的焊接强度和优良的导电性能，可以满足电子制造业对焊接材料的要求。
未来，无铅焊料还将继续优化和创新，以更好地适应电子制造业的发展需求。
1. 引言无铅焊料是近年来发展起来的一种环保焊接材料，由于其无铅成分，可以有效减少对环境和人体健康的危害，逐渐受到了广泛的关注和应用。
本报告旨在对无铅焊料进行全面的介绍和研究，为电子制造业提供参考和指导。
2. 无铅焊料的研究现状无铅焊料的研究起步较晚，但近年来得到了较快的发展。
目前，国际上已经具备了一定的无铅焊料研发和生产能力，尤其在电子领域得到了广泛应用。
同时，无铅焊料相关的研究机构和标准也逐渐完善，为无铅焊料的应用提供了保障。
3. 无铅焊料的性能特点无铅焊料相比传统的含铅焊料具有以下性能特点：- 环保：无铅焊料不含有害重金属铅，对环境和人体健康无危害。
- 高强度：无铅焊料具有较高的焊接强度，可以满足电子制造业对焊接强度的要求。
- 良好的导电性能：无铅焊料导电性能优良，可以保持焊接点的导电性能。
4. 无铅焊料的应用前景无铅焊料在电子制造业中的应用前景广阔。
随着环保意识的增强，越来越多的企业开始积极推广和应用无铅焊料。
同时，无铅焊料还将继续优化和创新，以提高其焊接性能和适应性，更好地满足电子制造业的需求。
5. 实验验证本报告进行了一系列实验验证，以验证无铅焊料的性能和应用前景。
实验结果表明，无铅焊料具有较高的焊接强度和优良的导电性能。
与传统的含铅焊料相比，无铅焊料在环保性能和工艺特点上具有明显优势，并且可以与现有的焊接设备和工艺相兼容。
6. 结论无铅焊料作为一种环保焊接材料，在电子制造业中具有广阔的应用前景。
无铅电子封装材料的研究与开发
无铅电子封装材料的研究与开发一、背景介绍随着环保意识的深入，人们对于环境污染的关注越来越高，也越来越重视绿色制造和生产。
在电子制造行业中，电子封装材料是一个重要的研究领域。
一些电子封装材料中常含有铅等有毒物质，对环境和人类健康造成危害，因此无铅电子封装材料的研究与开发已经成为了许多研究人员的热点。
二、无铅电子封装材料的定义无铅电子封装材料可以在电子制造行业中替代传统的含铅电子封装材料，以减少对环境造成的污染。
无铅电子封装材料主要采用无铅焊料、无铅高温塑料等材料，在产品生产线上可以与原有的生产流程相兼容，不会对原有的生产流程造成太大的影响。
三、无铅电子封装材料的开发1、无铅焊料的开发在无铅电子封装材料中，无铅焊料是一个重要的材料，因为焊料对整个电路的稳定性有着至关重要的作用。
传统的含铅焊料虽然可以确保焊接的稳定性，但含有有毒物质，对环境污染和人类健康造成危害。
因此，无铅焊料的开发成为了无铅电子封装材料研究的重点之一。
在无铅焊料的开发过程中，需要研究无铅焊料的焊接性、稳定性、可靠性和耐热性等方面的性能。
同时，还需要考虑无铅焊料在焊接过程中的氧化和金属结构变化等问题，以确保焊接后的产品的稳定性和可靠性。
2、无铅高温塑料的开发在无铅电子封装材料的研究中，无铅高温塑料也是一个重要的材料。
传统的含铅高温塑料在生产过程中不仅需要使用含有有毒物质的材料，而且还存在着环保和稳定性方面的问题。
因此，研究无铅高温塑料的材质和相应的加工工艺成为了一个研究重点。
在无铅高温塑料的开发过程中，需要考虑材料的可加工性、耐热性和稳定性等方面的性能。
同时，还需要研究无铅高温塑料在加工过程中的流变行为和热稳定性等问题，以确保产品的质量和稳定性。
3、无铅电子封装材料的应用通过对无铅电子封装材料进行研究和开发，可以将其应用到电子制造行业的不同领域中。
无铅电子封装材料可以在电子产品的生产线上替代传统含铅电子封装材料，以减少对环境的污染和对人类健康的危害。
无 铅 焊 料 研 究报告
元素C对钎料性能的影响
微量元素C就是混合稀土元素。稀土元素可以改善钎料延伸率、提 高焊点的疲劳寿命，目前国内许多文献也报道了关于在无铅钎料中加 入稀土元素研究成果，多认为稀土元素可以加至0.1％（Wt）。但实 际上，稀土元素在接近0.1％时，会恶化熔融钎料的表面状态，形成海 绵状漂浮物，直接影响在波峰焊中的使用效果，同时焊点表面发黑。 根据我们的实验，其成分应在0.002％以下为宜；
3.5 试验分析
本项目产品与其它无铅钎料和Sn-Pb钎料性能对比
产品名称 对比指标
CWB-07A 226.5 270 80.5 2S 0.119
CWB-07B 221 255~265 80.8 2S 0.109
Sn-3Ag0.5Cu
218 250～260 78 1.8 S
Sn-0.7Cu 227 270 74 2.3 S 0.13
3.5 试验分析
元素A对钎料性能的影响
微量元素A的主要作用在于改变熔融钎料中金属化合物的形状，避 免焊接时出现焊点桥连等缺陷； 元素B对钎料性能的影响 元素B对钎料的性能由多方面的影响，在一定浓度范围内，它可以 提高机械强度、改善钎料熔融状态下的抗氧化性，并可提高产品表面 质量。然而，其成分一旦超过某一限度，就会使钎料表面张力急剧增 加、钎料润湿性剧烈恶化。必须严格控制在10ppm以下；
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65
60
55
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Bi
In 45
40
35
30 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
Ｉｎ、Ｂwｉ(I n添、加Bi)量/ ／%ｗｔ％ 图 3 添加 In、Bi 对焊料浸润角的影响
Fig.3 Influence of In, Bi on wetting angle
1.3 Sn-Ag-Cu-In 添加 Bi[8] 添加 Bi 到 Sn-Ag-Cu-In 无铅焊料合金中，比单独
第 11 期 2004 年 11 月
电子元件与材料 ELECTRONIC COMPONENTS & MATERIALS
研究与试制
R&D
无铅焊料在清华大学的研究与发展
马莒生，陈国海
（清华大学材料科学与工程系，北京 １０００８４）
Vol.23 No.11 Nov. 2004
摘要： 清华大学材料科学与工程系电子材料与封装技术研究室研制了 6 个系列的无铅焊料：Sn-3.5Ag 添加 Cu 或
55
SnZnGa
50
45
40
35 2345678
w(Ga) / %
图 9 添加 Ga 对焊料铺展率的影响 Fig.9 Influence of Ga on spread ratio
1.6 Sn-Zn 添加多种元素
对目前各国研发的无铅焊料进行了综合分析，其
主要熔化特性如图 10 所示。
２５３
２４３
Ｓｎ－Ａｕ Ｓｎ－５Ｓｂ ２４３／２３６°℃Ｃ
由于 Ga 是低熔点金属，Ga 的添加可以降低焊料
合金的固液相温度，尤其是固相线温度，如图 6 所示。
而且，更重要的是，Ga 的添加可以减小焊料合金的浸
润角，甚至可以小于铅锡共晶合金的浸润角，从而有
熔程 / ℃
温度／℃
利于提高焊料的可焊性，如图 7 所示。
60
220
55
210
50
200
45
t/ ℃
190
因此，各国纷纷出台有关禁止含铅焊料在电子产 业中使用的法令。2003 年 3 月信息产业部拟定《电子 信息产品生产污染防治管理法》自 2006 年 7 月 1 日禁 止电子产品含铅。
电子产品必须要向无铅化转变。在这一转变中， 与现行电子装配工艺相适应的、便于加工的、环保的
和可靠的无铅焊料是关键[1]。现行国内外有关无铅焊 料的研究体系主要有：Sn-Ag-Cu、Sn-Bi 和 Sn-Zn。但 是 Sn-Ag-Cu 合金焊料存有一个致命弱点：熔点过高， 如 Sn-3.0Ag-0.5Cu 的熔点为 216-229℃[2]，而传统的 Sn-37Pb 焊料的熔点为 183℃，使用上述无铅焊料，若 不改变工艺，将会在焊接时导致对热敏感的电子仪器 热损伤，使得设备的功能弱化，或使设备破裂。而 Sn-Bi 系无铅焊料由于熔点与脆性间的矛盾难以协调，一直 无多大的进展[3]。Sn-Zn 系无铅焊料对工业界很有吸 引力，因为其共晶合金 Sn-9Zn 的熔点为 199℃，接近 锡铅共晶熔点 183℃；而通过往该合金中添加其他微 量元素，可以改善合金的各项性能[2~6]。
材料研制和封装技术以及复合材料的研究。Tel: (010)62772724; E-mail: temptm@.dn 。
46
电子元件与材料
2004 年
体系。 已经研制了 6 个系列的无铅焊料合金系。通过各
种不同的添加元素，笔者力图降低现有无铅焊料的熔 点，尽可能地接近铅锡共晶焊料的熔点（183℃）；并 且提高无铅焊料的应用性能，从而提高元器件和系统 的可靠性和寿命。
Key words: metal materials; lead-free solder；melting point; research and development
铅锡合金作为电子工业的主要封接材料，在电子 部件装配上占主导地位。然而铅及铅化合物属剧毒物 质，对人体及牲畜具有极大的毒性。铅通过污染水资 源进而威胁人类健康，当人体吸收了过量的铅会引起 铅中毒，摄入低剂量的铅则可能对人的智力、神经系 统和生殖系统造成影响。长期广泛地使用含铅焊料会 给人类环境和安全带来造成不可忽视的危险。近年来， 在欧美各国，铅对地下水的污染问题日益突出，其主 要原因就是废弃电子产品中的焊接材料——Sn-Pb 合 金中的铅溶出造成的。
160
26
0 5 10 15 20 25 30
w(Bi) / % 图 4 添加 Bi 对焊料熔化特性的影响 Fig.4 Influence of Bi on melting characteristic
另外，Bi 的添加会降低焊料的铺展率，从而使得
焊料的可焊性变差。如图 5 所示。Bi 对焊料的影响同 上面的分析结果相一致。
50
浸浸润润角角／/ (°)º
45
Cu
Zn
40
35
30
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6
Ｃｕw、(CＺｎu、添加Zn量) /／%ｗｔ％ 图 1 添加 Cu、Zn 对焊料浸润角的影响
Fig.1 Influence of Cu, Zn on wetting angle
添加 In 对熔点的影响更大，二者的相互作用可以显著 地降低熔点，如图 4 所示。同时，Bi 的添加会明显地 增加合金的硬度，使得加工性能恶化；而且会降低合
金的剪切强度，降低可靠性。
熔程 / ℃
温 t度/／℃℃
210
பைடு நூலகம்
固相线温度
液相线温度 34
熔程
200 32
190 30
180
170
28
温度／℃
10
32
Sn-Pb 浸润角 / ( )º
浸浸润润角／角 /°( )º
Ｓｎ－Ｐｂ 浸润角／°
30
28
8
0
图7 Fig.7
2
4
6
8 10
Ｇａw (含G量a) ／/ ｗ%ｔ％ 添加 Ga 对焊料浸润角的影响
Influence of Ga on wetting angle
第 11 期
马莒生等：无铅焊料在清华大学的研究与发展
47
1.5 Sn-Zn 添加 Ga[10] 同上分析，Ga 的添加可以降低焊料合金的固液相
温度，尤其是固相线温度，如图 8 所示。
200
固相线温度
190
液相线温度
180
170
t/℃
160
150
140
130
120
110 2345678
Ｇａw (含Ga量) /／%ｗｔ％
图 8 添加 Ga 对焊料熔化特性的影响
的合金熔点已非常接近铅锡共晶焊料熔点 183℃。 关键词： 金属材料；无铅焊料；熔点；研究与发展
中图分类号： T M241 文献标识码：A
文章编号：1001-2028（2004）11-0045-04
R&D of Lead-free Solder in Tsinghua University
MA Ju-sheng, CHEN Guo-hai
1.2 Sn-3.5Ag-1.0Cu 添加 In 或 Bi
分别在 Sn-3.5Ag-1.0Cu 中添加了 In 和 Bi，得到
了相对较好的结果。添加 In 可以极大地降低焊料合金
的熔点，并且能够提高可焊性；添加 Bi 也可以降低焊
料的熔点，但却降低了可焊性。分别如图 2 和图 3 所
示。所以，In、Bi 的添加，有利于熔点的降低。
(Department of Material Science and Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China)
Abstract: Six series of lead-free solder alloys have been investigated by School of Material Science & Engineering of Tsinghua University: Sn-3.5Ag addition Cu and Zn system, Sn-3.5Ag-1.0Cu addition In and Bi system, Sn-Ag-Cu-In-Bi system, Sn-Ag-Cu addition Ga system, Sn-Zn addition Ga system and Sn-Zn addition 4 elements system, especially the last one. Results indicate that melting point for some lead-free solders can be decreased to fewer than 200°C and those lead-free alloying solders have excellent application characteristics.
通过对各种体系的分析与综合，选定了 Sn-Zn 系 合金，通过往 Sn-Zn 共晶合金中添加多种元素，试图 来进一步降低合金的熔化特性，并且来改变合金的可 焊性及拉伸强度等应用性能。所添加的元素及其作用 如表 2 所示。
215
In
210
Bi
205
熔熔点点／/℃℃
200
195
190
185 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
w(In、Bi) / % 图 2 添加 In、Bi 对焊料熔点的影响 Fig.2 Influence of In, Bi on melting point
浸润浸角润／角°/ ( )º
清华大学材料科学与工程系电子材料与封装技术 研究室很早就开始从事绿色电子材料的研究与开发， 研究了很多的无铅焊料体系，有着丰富的研发经验， 取得了较好的实验结果，得到了比较理想的低温焊料