纳米无铅焊料的研究进展_杨明
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。
纳米无铅焊料的研究进展_杨明
随着社会对Pb毒性的深入认识，2006年7月1日 欧盟开始正式实施WEEE/ROHS法案，无铅焊料代 替传统的Sn-Pb焊料已是大势所趋[1]。到目前为止， Sn-Ag、Sn-Cu、Sn-Ag-Cu等无铅合金焊料已广泛 应用于电子封装领域。这些无铅焊料合金的熔点一 般在217～227 ℃，远高于传统的Sn-Pb共晶焊料的 熔点（183 ℃），因此采用无铅焊料在解决环境问题 后，又带来了新的问题。首先，较高的焊接温度不
图２ 不同冷却条件下焊料凝固过程中冷却曲线［９］
１．２ 纳米无铅焊料的应用 除了传统的电子封装领域，纳米焊料的另一个
重要的用途是可以实现纳米材料的互连，比如纳米 线。纳米线导电性、导热性优良，不仅可以作为基 本的电子电路元件，如二极管、场效应晶体管，还 可以自组装成功能性1D、2D和3D结构。而这些功能 的实现通常需要将纳米线进行互连，这在纳米尺度 下是非常困难的，从而又进一步限制了纳米线的应 用。纳米焊料的研发可以低成本地实现纳米线的互 连，推进纳米线的应用。麻省大学洛厄尔分校的Gu 等人[10]通过在纳米线上制备纳米焊料，成功地实现了 纳米线的互连，如图3所示。
Abstract: Lead-free solder alloys are widely used in electronic packaging. However, due to the limitation of their high melting point (210～240 ℃), a great temperature must be applied during soldering. The increased working temperature not only increases the energy consumption but also threatens the joint reliability. Nano lead-free solder alloys are being attracted more and more attentions because the melting point of an alloy in nano size is much lower than that in normal size due to the thermodynamic size effect. Review the recent domestic and international developments of the nano lead-free solder alloys, introduce their preparation methods and influencing factors, summarize the problem during their application and storage, and finally, propose some advice in their industrial implementation.
纳米无铅焊料的研究进展
Ｉ １ ． Ｓ ｈ ｅ ｎ ｚ ｈ ｅ ｎ Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ Ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ． Ｓ ｈ ｅ ｎ ｚ ｈ ｅ ｎ Ｇ ｒ ａ ｄ ｕ ａ ｔ ｅ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ， Ｈ ａ ｒ ｂ ｉ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｓ ｈ ｅ ｎ ｚ ｈ ｅ ｎ ５ １ ８ ０ ５ ５ ． Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｙ ｉ ｋ Ｓ ｈ ｉ ｎ ｇ Ｔ ａ ｔ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ａ ｌ Ｃ ｏ ． Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｓ ｈ ｅ ｎ ｚ ｈ ｅ ｎ ５ １ ８ １ ０ １ ． Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
２ ０ １ ４ 年１ 月
第３ ５ 卷 第１ 期
Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
电 子 工 艺 技 术
・
综述 ・
纳米 无铅焊料 的研 究进展
杨 明 ，韩蓓蓓 ，马鑫 ，李明雨
（ １ ． 哈 尔滨工 业大学 深圳研究 生院先进材料深 圳重 点实验室 ，广东 深圳 ５ １ ８ ０ ５ ５ ； ２ ． 深圳市亿铖达工业有 限公 司 ，广 东 深圳 ５ １ ８ １ ０ １ ） 摘 要 ：电子 封装 互 连 过程 中 ，无 铅 锡基 焊 料 是 常用 的连 接 材料 。然而 ，由于 其较 高 的熔 点 （ ２ １ ０～
２ ４ ０℃ ），在 电子器 件连接过 程中需施加较 高的 回流温度 ，这 不仅增加 了电子组 装过程 中的能耗 ，也 大大降低 了器件 的可靠 性 。纳米无铅 焊料具有热力学 尺寸效应 ，其熔 点较块体 材料有大幅度 的降低 ，从 而受到了越来越 广泛 的关注 。综述 了近年来 国内外纳米无 铅焊料 的发展动态 ，介 绍了常用 的纳米无铅焊 料的制 备方法及影响纳 米颗粒 尺寸的 因素 ，总结 了纳米无铅焊料在 应用和存放过程 中所产 生的问题 ，同时也对 纳米无铅 焊料 未来产业
无铅焊料Sn_3Ag_xSb系微观组织及焊接性研究
无铅焊料Sn_3Ag_xSb系微观组织及焊接性研究2011年6月金属铸锻焊技术Casting·Forging·WeldingSn-Pb焊料成本低廉,在一般服役环境下有较高的可靠性,且具有适宜的熔化温度和较高的强韧性,并且导电、导热性能也能满足要求,非常适合在电子行业中广泛应用[1]。
但是,由于Pb对生物和环境的危害性,Sn-Pb焊料带来的不良影响引起了全球范围内的高度重视,无铅化已成为钎料发展的必然趋势。
目前无铅焊料通常分为二元合金和多元合金[1-4],其中Sn-Ag系合金被认为是最希望替代Sn-Pb 的无铅焊料。
与传统的Sn-Pb钎料相比,无论是Sn-Ag系、Sn-Cu系,还是Sn-Zn系无铅焊料,都普遍存在润湿性差和熔点偏高的弱点,影响了焊接接头的性能。
本文在Sn-3Ag合金的基础上,加入一定量的Sb,探究其对无铅焊料微观组织、润湿性和焊接性的影响,以期为新型无铅焊料的研发提供一些理论支持。
1实验部分焊料试样制备：实验选择Sn-3Ag作为基体,配以不同质量分数的Sb,选取3种合金成分作为无铅焊料的试样,即Sn-3Ag-x Sb(x=2,5,7)。
原料纯度为Sn99.9%、Ag99.9%、Sb99.9%,按比例配好后放入石英坩埚中。
焊料的熔炼在SX2-5-12箱式电阻炉中进行,采用KCl+LiCl混合熔盐作覆盖剂以防止氧化和烧损。
熔炼过程中机械振荡坩埚2~3次使合金混合均匀。
熔炼结束后将坩埚取出冷却。
将熔炼所得试样,经过打磨、抛光、腐蚀,在4XB-TV显微镜下观察微观组织。
润湿性试验按GB/T11364-2008标准进行。
基板采用80mm×60mm×2mm的紫铜板,经用600#砂纸打磨,并用1%HCl水溶液、3%NaOH水溶液和酒精溶液依次浸泡15s后吹干。
用电子天秤称取(0.2±0.0002)g焊料,将准备好的焊料均匀地排布在紫铜板上,使用焊锡膏作助焊剂,并置于280℃恒温SX2-5-12箱式电阻炉中,待焊料熔化后保温60s,取出空冷。
纳米Ag颗粒对Sn-58Bi无铅钎料组织及焊点可靠性的影响
关键词 ： 无铅钎料
显微 组 织
界面金属间化合物
铺展性能
拉 伸 性 能
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｇ４ ０
０ 序
言
长 。张宇 鹏等人 在 向 Ｓ ｎ － ５ ８ Ｂ ｉ 中添 加 Ｓ ｂ发 现 ， 适 量 的Ｓ ｂ可 以抑制 粗大 初 晶相 的 形成 ， 提 高 焊 点 的抗 拉 强
结果表 明： 添加 Ａ ｇ 颗粒可 以细化焊点组织 ， 复合钎料 的组织 随 Ａ ｇ 颗 粒含量 的增加 呈先细化后 粗化 的趋势 ； Ａ ｇ颗 粒 的添加使界 面金属 间化 合物的厚度增大 ， 复合钎料 的界 面金属问化 合物的厚度随 Ａ ｇ 颗粒含量的增加而增 加 ； Ａ ｇ 颗粒的添加可 以改善钎料 的铺展 性能 ， 复 合钎料 的铺展 性能 随 舷 颗粒含 量 的增 加呈 先增 大后减 小的趋 势 ； 适 量 Ａ ｇ 颗粒 的添加 可以改善 焊点的拉伸性能 ， 随着 Ａ ｇ 颗粒含量 的增加复合钎料焊 点的拉伸性能 呈先上升后 下降的趋 势； Ａ ｇ的最佳添加量 ０ ． ５ ％（ 质量分数 ） 。
显 微组 织 ， 并利用 Ｉ ｍ ａ ｇ ｅ—Ｐ ｒ ｏ Ｐ ｌ ｕ ｓ ６ ． ０软 件 计 算 Ｉ ＭＣ
的平 均厚度 （ Ｉ ＭＣ面积 除 以界 面 长 度 ） ， 并 采 集试 样 剖
面 图片导 入 Ａ ｕ ｔ ｏ Ｃ Ａ Ｄ对 焊 点 的铺 展 高度 进行 测 量 ， 铺
界面Ｉ ＭＣ金 属 间 化 合 物 （ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｍｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｉ ｃ ｃ ｏ ｍ ｐ ｏ ｕ ｎ ｄ ） 的生
文 中通过 向 Ｓ ｎ 一 ５ ８ Ｂ ｉ 钎 料添加纳米 Ａ ｇ 颗粒 ， 对 复合 钎料 的微 观组织及界 面 Ｉ Ｍ Ｃ进 行观 察 与分析 ， 对其 拉伸 性能进行测试 与分析 ， 为无铅钎 料 的改 进提供技术 支持 。
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。
Sn3.5Ag无铅纳米粒子的熔点降低及组织研究
ｐ ｒ ｅ ｐ ａ ｒ ｅ ｄ ｂ ｙ ａ ｒ ｃ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ ．Ａｎ ｄ Ａｇ ３ Ｓ ｎ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｍｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｉ ｃ ｗａ ｓ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｂ ｏ ｔ ｈ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｂ ｕ ｌ ｋ ｍａ ｓ ｔ ｅ ｒ ａ ｌ ｌ ｏ ｙ ａ ｎ ｄ
第３ ５卷 １ ４
第 ６期
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金
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Ｖ ｏ １ ． ３ ５，Ｎｏ ． ６
２ ０ １ ３年 １ １月
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Ｎｏ ｖ ｅ ｎ ｌ １ ） ｅ ｒ ，２ ０ １ ３
Ｓ ｎ ３ ． ５ Ａｇ无 铅 纳 米 粒 子 的 熔 点 降 低 及 组 织 研 究
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ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｓ ｃ ｏ ｐ ｙ（ Ｅ Ｄ Ｓ ） ， ｒ ｅ ｌ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｓ ｕ ｃ ｃ ｅ ｓ ｓ ｆ ｕ ｌ ａ ｌ ｌ ｏ ｙ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｉ ｇ ｉ ｎ ａ ｌ Ｓ ｎ ａ ｎ ｄ Ａ ｇ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ．Ｔ ｈ ｅ ｎ ａ ｎ ｏ
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2014年1月
目前常用的低熔点无铅焊料都是以Sn-58Bi和 Sn-52In共晶合金为基体，在其中加入一些合金元 素。这两个体系的低温焊料由于熔程较大，在凝固 过程中易出现枝晶偏析和组织粗大化，加之应力 不平衡常会导致焊点剥离，其可靠性与目前常用的 SnAgCu系焊料相比严重不足。此外，In价格昂贵 （与Ag价格相近）。这些问题严重限制了这两个体 系低熔点焊料的广泛应用。
１ 纳米无铅焊料的特点和应用
１．１ 纳米无铅焊料的特点 １．１．１ 低熔点
纳米无铅焊料最大的优点就是熔点低，并且可
以在低温下形成高熔点的焊点。纳米焊料低熔点的
根本原因是其较大的比表面积。目前国内外学者已
推导出多种模型来描述纳米颗粒熔点降低的原因。如 吉布斯-汤姆森方程[4]、均质熔融模式（HMM）[5]、
关键词：纳米无铅焊料；微电子组装；焊接 中国分类号：ＴＮ６０４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１－３４７４（２０１４）０１－０００１－０６
Current Status of Nanolead-Free Solder Alloys
YANG Ming1, HAN Bei-bei1, MA Xin2, LI Ming-yu1
利于节能减排；其次，由于目前的电子封装技术、 电子元器件以及封装生产线等都是基于Sn-Pb共晶焊 料发展起来的，焊接温度的提升对焊接设备、焊接 工艺、电子元件及基板材料的耐热性能等一系列系 统化工程提出了严峻的挑战；再次，对于一些电子 产品，如太阳能薄膜、LED、LCD、温控元件、柔性 板多层次多组件的分步焊接均需要低温焊接[2]。因此 开发出合适的低熔点无铅焊料具有十分重要的意义。
( 1. Shenzhen Key Laboratory of Advanced Materials, Shenzhen Graduate School, Harbin Institute of Technology, Shenzhen 518055, China; 2. Yik Shing Tat Industrial Co. Ltd., Shenzhen 518101, China )
图２ 不同冷却条件下焊料凝固过程中冷却曲线［９］
１．２ 纳米无铅焊料的应用 除了传统的电子封装领域，纳米焊料的另一个
重要的用途是可以实现纳米材料的互连，比如纳米 线。纳米线导电性、导热性优良，不仅可以作为基 本的电子电路元件，如二极管、场效应晶体管，还 可以自组装成功能性1D、2D和3D结构。而这些功能 的实现通常需要将纳米线进行互连，这在纳米尺度 下是非常困难的，从而又进一步限制了纳米线的应 用。纳米焊料的研发可以低成本地实现纳米线的互 连，推进纳米线的应用。麻省大学洛厄尔分校的Gu 等人[10]通过在纳米线上制备纳米焊料，成功地实现了 纳米线的互连，如图3所示。
Key Words: Nanolead-free solder; Micro-electronic packaging; Soldering Document Code: A Article ID: 1001-3474,2014,01-0001-06
随着社会对Pb毒性的深入认识，2006年7月1日 欧盟开始正式实施WEEE/ROHS法案，无铅焊料代 替传统的Sn-Pb焊料已是大势所趋[1]。到目前为止， S应用于电子封装领域。这些无铅焊料合金的熔点一 般在217～227 ℃，远高于传统的Sn-Pb共晶焊料的 熔点（183 ℃），因此采用无铅焊料在解决环境问题 后，又带来了新的问题。首先，较高的焊接温度不
对于化学还原法来说，影响纳米无铅焊料制备 的因素主要有先驱体和还原剂的种类、滴加速度， 反应和烘干温度以及表面活性剂的浓度等。 ２．２．１ 先驱体种类
首尔科技大学的Chee等人[16]研究了乙酸亚锡、 氯化亚锡、硫酸亚锡和辛酸亚锡四种先驱体对液相 化学还原法合成Sn纳米颗粒的影响。结果表明，还 原这四种前驱体都可以得到尺寸在几纳米到十几纳 米的颗粒，但是Sn纳米颗粒的平均尺寸及尺寸分布 还是随着前躯体种类的不同而表现出较大的差异。 还原氯化亚锡和乙酸亚锡得到的Sn纳米颗粒的尺 寸呈现明显的多分散性，尺寸范围比较宽，分别为 几纳米到45 nm和2～60 nm；以硫酸亚锡和辛酸亚 锡为前驱体得到的纳米颗粒的尺寸呈现较高的单分 散性，尺寸分布范围分别为10～18 nm和几纳米到 10 nm，平均直径只有3 nm和6 nm，对应的熔点分别是 102.2 ℃和131.1 ℃，相比于块状锡的熔点（232.6 ℃） 分别下降了130.4 ℃和101.5 ℃。图4所示为还原这 四种先驱体所得到的纳米颗粒的TEM图象。可以看 出，还原硫酸亚锡得到的Sn纳米颗粒发生了一定程 度的团聚，如图4（c）所示，因此，由以上实验结 果，辛酸亚锡是最有可能得到尺寸小且分布集中的 纳米颗粒的先驱体。 ２．２．２ 先驱体注入速率
纳米级ＳｎＡｇＣｕ焊料 ９０
８０
ＳＡＣ１
ＳＡＣ２
７０
ＳＡＣ３ ＳＡＣ４
１ ２８５ μｍ
６０
８０３ μｍ ７６１ μｍ
５０
微米级ＳｎＡｇＣｕ焊料
６６７ μｍ ６５４ μｍ
７６０ μｍ
４０
２６５ μｍ １２５ μｍ
９３ μｍ
３０
０ ２０ ４０ ６０ ８０ １００ １２０ 冷却速率ｖ ／（℃·ｍｉｎ－１）
Abstract: Lead-free solder alloys are widely used in electronic packaging. However, due to the limitation of their high melting point (210～240 ℃), a great temperature must be applied during soldering. The increased working temperature not only increases the energy consumption but also threatens the joint reliability. Nano lead-free solder alloys are being attracted more and more attentions because the melting point of an alloy in nano size is much lower than that in normal size due to the thermodynamic size effect. Review the recent domestic and international developments of the nano lead-free solder alloys, introduce their preparation methods and influencing factors, summarize the problem during their application and storage, and finally, propose some advice in their industrial implementation.
摘 要：电子封装互连过程中，无铅锡基焊料是常用的连接材料。然而，由于其较高的熔点（２１０～ ２４０ ℃），在电子器件连接过程中需施加较高的回流温度，这不仅增加了电子组装过程中的能耗，也大大降低 了器件的可靠性。纳米无铅焊料具有热力学尺寸效应，其熔点较块体材料有大幅度的降低，从而受到了越来越 广泛的关注。综述了近年来国内外纳米无铅焊料的发展动态，介绍了常用的纳米无铅焊料的制备方法及影响纳 米颗粒尺寸的因素，总结了纳米无铅焊料在应用和存放过程中所产生的问题，同时也对纳米无铅焊料未来产业 化的实现提出了建议。
纳米线基底层
润湿层
阻挡层
焊料层
（ｄ＝２００ ｎｍ） 焊料回流
（ｄ＝５０ ｎｍ） ５００ ｎｍ
５００ ｎｍ
图３ 应用纳米焊料实现不同直径纳米线的互连
２ 纳米无铅焊料的制备方法和影响因素 ２．１ 纳米无铅焊料的制备方法
纳米材料的制备方法在纳米材料科学的研究、 开发和应用中起着关键的作用，如何控制产物的形 貌、尺寸大小及分布等是纳米粒子制备的关键。目
电子工艺技术
2014年1月 第35卷第1期
Electronics Process Technology
1
·综述·
纳米无铅焊料的研究进展
杨明１，韩蓓蓓１，马鑫２，李明雨１
（１．哈尔滨工业大学深圳研究生院先进材料深圳重点实验室，广东 深圳 ５１８０５５； ２．深圳市亿铖达工业有限公司，广东 深圳 ５１８１０１）
近SnPb共晶焊料的熔点（180 ℃左右），而当尺寸小
到6～7 nm时，更是可以降至140 ℃以下。
熔化温度θ ／℃
２２０
２１０
２００
２１３ ℃
１９０
ＬＳＭ 模型 Ｔ ｍ ＳＡＣ 合金 Ｔ ｍ Ｓｎ３７Ｐｂ 焊料
１８０
１７０
１６０
１５０
１４０
１３０
１２０
１１０ ０ １０ ２０ ３０ ４０ ５０ ６０ ７０ ８０ ９０ １００ 直径Ｄ ／ｎｍ
第35卷第1期
杨明，等：纳米无铅焊料的研究进展
3
前可以应用于纳米焊料制备的方法主要有机械合金 法[11]、电弧法 、 [12] 物理气相沉积法 、 [13] 液相化学还 原法[14,15]等。前两种方法成本低，工艺简单，但是获 得的粉末尺寸不均匀，易团聚而且容易引入某些杂 质。物理气相沉积法反应速度快，获得的粉末结晶 度高，但是反应条件苛刻，需在真空环境下进行， 对设备要求高、投资大。目前国内外研究最为广泛 的还是液相化学还原法，它是通过液相中离子间的 氧化还原反应来制备金属纳米粒子，是化学共沉淀 法中的一种。该方法工艺过程简单，设备投资小，反 应易于控制且可以获得尺寸小而均匀的纳米焊料。 ２．２ 纳米无铅焊料的影响因素