无铅焊料的组织成分
无铅焊料及相应工艺
如：日本所有大型消费类电子产品公司都在大量生产无铅电子产 品，推销时使用“绿色产品”作为竞争卖点。松下2019年推出 了微型CD播放机，包装上用一片绿色的树叶作为环保安全标志， 市场份额从4.7%增长到15%。
在市世场贸组竞织原争则下分，析同样也是市场准入门槛的环保法
从欧洲到日本、美国，都已先后把治理“电 子垃圾”作为当务之急。
控日本制电铅子的工使业协用会于2019年决定，主动在电子组装
中去除铅。目标是2019年50%电子产品无铅，2019 年完全无铅。
欧洲议会于2019年12月通过决议草案，在2019年7 月1日起开始全面禁止使用含铅电子焊料。
80年代初，美国立法禁止在汽油与管道焊接中使用 铅；1992年的Raid法案（尚未立法）中即包含了电 子组装中禁用铅。美国NEMI于2019年成立专门工 作组，目标是帮助北美公司在2019年启动无铅电子 组装，到2019年全面实现电子产品无铅。
无铅焊料的选用
将来不可能有一种所谓“标准”的无铅焊料， 几种不同的无铅焊料各有利弊，其选用取决 于产品和工艺的具体要求。
无铅焊料由于其填加成分价格较高，故其价 格明显高于锡铅焊料。
在选用无铅焊料时，要特别注意避开专利问 题。
1 ）实需施要更无高铅的工焊艺温接度工艺主要相关问题 以回流焊为例：普通含铅焊膏的温度工艺窗口为208235 ℃，而无铅焊膏因为熔点高、润湿性差、回流时 自对位能力较差，其温度工艺窗口为242-262 ℃。
特殊用途 99.3Sn-0.7Cu, 96.5Sn-3.5Ag
日本：回流焊 ••Sn-(2-4)Ag-(0.5-1)Cu •
••
Sn-(2-4)Ag-(1-6)Bi •
无铅焊接工艺
1、IPC(美国电子电路和电子互连行业协会)：≤0.1wt% (1000ppm)
2、NEMI(国家电子制造创始组织)
: ＜ 0.1wt%
3、Europe EUELVD (欧盟废弃车辆回收指令)：＜0.1wt% Pb
4、U.S. JEDEC(电子元件工业联合会 ) ：＜0.2wt% Pb
铋容易与Sn/Pb形成低熔相 （形成的Bi-Pb相较脆且易于破裂) 铋会导致健康问题（如：使染色体畸变） 铋需要特殊的回收利用工艺 铋是铅矿的副产品 铋是脆性金属，在镀层中容易造成龟裂 润湿性不佳 材料、维护、人力等费用较高 有锡须生长之虞
(四)锡铜（Sn99.3% Cu0.7%)
ROHS (Restrictions of Hazardous Substances
关于在电子电器设备中禁止使用某些有害物质指令 )
WEEE（Waste Electrical and Electronic Equipment directive
关于报废电子电器设备指令 ) 执行期限：2006年7月1日
目前，锡-银-铜是一种用于 SMT 装配应用 的常用合金。这些合金的回流温度范围为 217-221℃ ，峰值温度为235-255℃时即可对 大多数无铅表面达到良好的可焊性
用于波峰焊的无铅焊料多为锡-银-铜或锡-铜
五、无铅波峰焊
建议的无铅焊料 – SnAgCu或SnCu
T (℃)300
250 200 150 100 50
二、无铅简介
(一)定义：迄今为止国际上尚无通用定义
1、无铅的定义是指端头无铅，其铅含量不超过 100ppm(Sony SS-00259)
2、电子电气产品在原料和制造过程中未有意加入 铅元素可认为是无铅
Sn-Bi系无铅焊料可靠性的研究进展
Sn-Bi系无铅焊料可靠性的研究进展摘要：电子封装产业的无铅化是国民经济发展的重要方向，本文根据近年来无铅焊料的新发展趋势，着重叙述了Sn-Bi系无铅焊料的研究进展，阐述了Sn-Bi系无铅焊料的优缺点，以及合金化对其性能的改良情况。
最后展望了无铅焊料的发展趋势和新的发展思路。
关键词：Sn-Bi焊料；无铅；可靠性；脆性1 前言传统电子行业中，Sn-Pb焊料以其优异的物理冶金性能，广泛应用于电子封装领域。
然而Sn-Pb焊料中主要金属元素铅是有毒重金属，美国和欧盟均相继通过立法对含铅电子产品逐步禁止使用Sn-Pb焊料。
针对这一趋势，各主要工业国相继开展了无铅钎料的研制，目前商业化最成功的无铅焊料为SAC305（典型成分：96.5%Sn/3.0%Ag/0.5%Cu）和其同系列焊料。
三元Sn-Ag-Cu焊料降低了Sn-Ag焊料的高成本，也增加了焊料在铜基板上的润湿性，是电子封装行业里最受欢迎的无铅钎料。
当前，无铅焊料的研发主要目标是在性能、成本上完全替代Sn-Pb焊料，除前文叙述的Sn-Ag-Cu合金外，Sn-Zn、Sn-Cu、Sn-Ag二元合金及其衍生多元合金的性能均不如Sn-Pb合金，尤其是在焊料温度方面[1]，Sn-Pb合金的共晶温度点约为183oC，而Sn-Ag系、Sn-Cu系、Sn-Zn系合金的共晶温度分别约为221oC、227oC和198oC，均高于Sn-Pb合金，这给电子封装可靠性带来了十分不利的影响。
Sn-Bi合金以其低熔点（139oC）广泛应用于温度敏感器件、防雷等设备的封装，尤其在多层基板封装工艺上更加适合回流工艺。
此外，Sn-Bi系合金的抗热疲劳性能及抗蠕变性好、润湿性好，且Bi能够降低或阻碍Sn合金中的锡须生长，极大地增加了电子封装的应用可靠性[2]。
但同时，Sn-Bi系合金的缺点也很明显：脆性高、延展性差、机械加工性能差。
合金化成为了克服Sn-Bi系合金缺点的主要手段。
2 Ag、Cu添加对Sn-Bi合金的影响。
Sn-Bi系列低温无铅焊料及其发展趋势
摘要：对国内外无铅焊料的发展情况进行了综述，总结了微电子行业的高、中、低温无铅焊料的应用技术领域，详细介绍了Sn-Bi系低温无铅焊料的发展及其物理化学性能，并从市场的角度分析了该系无铅焊料的发展趋势及市场前景。
关键词：无铅焊料；低温焊料；锡－铋合金；发展趋势Low Temperature Lead-free Solder and Its Developing TendencyXu-jun, Hu-qiang, He hui-jun, Zhang fu-wen(Beijing COMPO Solder Co., Ltd.；General Research Institute forNon-ferrous Metals)Abstract: This paper reviews the development of lead-free solder, and also summarized several main lead-free solders and their applying field. It introduces some low temperature solders and analyzes the physical & chemical property of Sn-Bi system solder in particularly. Further more, the developing requirement and tendency of Sn-Bi system low melting point Pb-free solder is analyzed from the market point.Keywords: Lead-free solder；low temperature solder；Sn-Bi alloy；Development tendency0 前言锡铅焊料历史悠久，但随着对铅毒性的认知和电子工业发展对焊点的高要求，无铅焊料已逐渐取代了传统锡铅焊料。
Sn_Ag_Cu系无铅焊料的显微组织与性能
理化检验-物理分册P TCA (PA R T:A P H YS.TEST.)2007年 第43卷 6试验与研究Sn2Ag2Cu系无铅焊料的显微组织与性能刘艳斌,吴本生,杨晓华(福州大学测试中心,福州350002)摘 要:用无铅焊料取代现有的含铅焊料已经成为历史发展的必然趋势。
Sn2Ag2Cu系合金具有优异的可靠性和可焊性,受到了电子工业界的广泛关注。
阐述了近年来该系焊料合金的微观组织和性能的一些研究成果,并对该系无铅焊料的特性进行了比较。
结果表明,低银焊料的组织和性能比高银焊料好,而且成本低,为确定综合性能最佳的该系焊料合金提供依据。
关键词:无铅焊料;微观组织;性能中图分类号:T G146.1+4 文献标识码:A 文章编号:100124012(2007)0620279203M ICROSTRU C TU R ES AND PRO PER TIES O F Pb2FR EE SOLD ERSn2Ag2Cu S YSTEM ALL O YL IU Yan2bing,WU B en2sheng,YANG Xiao2hu a(Instrumentation Analysis and measurement center,Fuzhou University,Fuzhou350002,China) Abstract:Lead2containing solders have been used in attaching components and printed circuit boards(PCBs) in electronics industry due to their unique characteristics of excellent economical efficiency,practicability and reliability that are well suited for electronics applications.However,over lead ending up in landfill would contaminate land and water supplies,and over lead would resist recycling operations,it is inevitable that lead2 containing solders must be replaced by lead f ree solder.The electronics industry begins to focus upon the tin2silver2 copper system alloys as they have the advantages of good reliability and good solderability.A review of the research development of microstructures and properties of tin2silver2copper system alloys in recent years is made.It shows no advantages in terms of processing,reliability,or availability for the high2silver alloys as compared to the low2silver alloys.The result could provide the basis for selecting the optimal solder alloy in this system.K eyw ords:Pb2free solder;Microstructure;Property 在众多的无铅焊料中,选择哪个系的合金和在确定了合金系后选择哪个成分配比的合金作为铅焊料的替代品,仍然需要很多试验和应用的数据来证明。
SnCu0.7无铅焊锡条规格书(1)
此温度下，随着焊接时间的推移，元器件的引线（铜线、可阀合金丝、CP 线）
及工艺设备中的 Fe 会与焊料中的 Sn 形成分子数各不相同，熔点高、比重轻的锡
铁二元合金而污染焊料，使熔融焊料含 Fe、Ni 回升，作业出现表中所列现象。
同时，焊接进行到一定周期，浸焊、波峰焊焊料必须加工方可使用。不清除、不更换至使浮渣越来越多，导致焊接质
高，也会使接头出现砂粒状外观。金杂质还会降低钎料的润湿性能，使
流动性减弱并会使得焊点粗糙。
是一种极其有害的物质。会降低钎料的润湿能力，流动性差、焊点多孔、
Cd
0.002
0.005 脆性，并会使接头外观灰暗。增加桥连和拉尖的产生，同时还会降低焊
点强度。少量的镉就会有这种影响。
Zn
0.005
0.005
来源于黄铜件，非常少的锌也会使接头表面粗糙、不光滑，并会产生很 多浮渣，影响流动性，焊点无光泽，导致桥连和拉尖的增加。
对于 SAC0307 合金，推荐将其铜含量控制在 0.5％到最高 1.0％之间。如果 铜含量高于 1.0％，会使液态温度增加。这就意味着焊料槽温度必须作相应提高 以保证焊接良率。
槽中焊料铜的含量可以用添加 SA03 的方法来稀释,达到铜含量的平衡。然而 每种工艺都有其独特性，我们推荐定期检测槽中焊料，这样可以更好的控制铜含 量。
Bi
0.05
0.3
能变暗、只要没有铅污染，含少量的铋没有问题。如果这两种成分同时
存在，容易导致弧面拉起现象。
Ni
0.1
少量镍可以改善焊料的铺展性能，细化晶粒。
S
0.002
0.002 浮渣多，对焊料的润湿性能产生极恶劣的影响。
1） 熔点高和互溶性大的元素
无铅焊料的杨氏模量
无铅焊料的杨氏模量无铅焊料是一种用于电子元器件焊接的材料，相较于传统的含铅焊料，无铅焊料具有环保、安全和可靠性高等优点。
其中，杨氏模量是无铅焊料的一个重要性能指标，它对焊接的质量和稳定性有着重要的影响。
杨氏模量是描述材料刚度和变形能力的物理量，它反映了材料在受力下的变形特性。
对于无铅焊料而言，杨氏模量的大小直接关系到焊接接点的可靠性和机械性能。
一般来说，杨氏模量越大，无铅焊料的刚度越高，焊接接点的变形能力越小，因此焊接接点的可靠性就会更好。
无铅焊料的杨氏模量受到多种因素的影响。
首先是焊料的成分，无铅焊料通常由锡、银、铜等多种元素组成，不同成分的焊料具有不同的杨氏模量。
其次是焊接温度和时间，焊接温度和时间的变化会导致无铅焊料中相变的发生，从而影响杨氏模量。
此外，焊接接点的几何形状和焊接工艺等因素也会对杨氏模量产生影响。
无铅焊料的杨氏模量在电子元器件焊接中起着重要的作用。
首先，它直接关系到焊接接点的可靠性。
在电子元器件的工作过程中，焊接接点会受到各种力的作用，如振动、温度变化等。
如果焊接接点的杨氏模量太小，就容易发生变形和损坏，从而导致焊接接点失效。
其次，杨氏模量还会影响焊接接点的机械性能，如抗拉强度、硬度等。
如果焊接接点的杨氏模量不适合，就会导致焊接接点的机械性能不达标，从而影响整个电子元器件的性能和可靠性。
为了提高无铅焊料的杨氏模量，可以采取多种方法。
首先，可以调整焊料的成分，通过增加银、铜等元素的含量来提高杨氏模量。
其次，可以优化焊接工艺，控制焊接温度和时间，避免焊接过程中相变的发生。
此外，还可以改变焊接接点的几何形状，如增加焊点的面积和厚度，从而提高杨氏模量。
无铅焊料的杨氏模量是影响焊接接点可靠性和机械性能的一个重要因素。
通过调整焊料的成分、优化焊接工艺和改变焊接接点的几何形状等方法，可以提高无铅焊料的杨氏模量，从而提高焊接接点的可靠性和机械性能。
这对于电子元器件的性能和可靠性具有重要的意义。
Sn_Zn系无铅焊料合金的可靠性研究进展(1)
另外, 回流焊工艺还影响 IMCs 的形貌。研究表 明[ 10] , 随着回流焊温度的升高, Sn 9Zn 和 Cu 基板反
应生成的板状富 Zn 相增多, Cu Zn 层增厚, 而 Sn Pb
及 Sn A g Cu 和 Cu 基材主要生成 Cu6 Sn5 IMC 层。随
着回流焊时间的增加, Sn 9Zn, Sn Ag Cu, Sn P b IMCs
2 Sn Zn 系无铅焊料的主要失效模式
无铅焊点的可靠度目前尚无法与 SnPb 相比, 特别是在机械冲击或时效过程中, 非常容易引起焊 点的提早破坏[ 2] , 脆化的机理会因为焊接表面镀层 的不同而有所差异, 但不论是何种表面处理, 似乎都 不能避免焊点脆化的发生, 因此对于工作环境温度 较高, 或是经常受机械冲击的无铅产品而言, 测评焊 点的可靠度是不容忽视的重要环节[ 3] 。
增加不明显; 而 Sn 8Zn 3Bi/ Cu, 由于 Bi 抑制了富 Zn
相的形成, 加速了 Zn 向 Cu 表面的扩散, 所以形成更
多的 Cu Zn IM C, 厚度也明显增加。 近来有许多报告指出, SnAgCu 无铅焊料与 Cu
基板的接点在时效时, 会发生焊点强度急速弱化现 象[ 3] , Chiu 等人[ 11] 已经发现在时效过程中, 克肯多微 孔( Kirkendall V oid) 会在 Cu6Sn5/ Cu 界面上生成, 并 影响焊点的强度, 如下图 3 所示。SnZn 系焊料虽然 在反应初期与 Cu 主要形成 CuZn IMCs, 但是随着时 效时间的增加, 界面会形成 Cu6Sn5 化合物, 并且由于 Zn 扩散到铜基体的速率高于 Sn 扩散到界面的速率, 因此在 IMCs 形成过程中, 界面上就会开始有微孔出 现。
无铅焊料研究报告综述
2.5 焊料特性
Sn-Bi系
Sn-Bi系焊料合金的场 变性和拉伸强度明显的 高于Sn-Pb共晶焊料。 主要是Bi元素的结晶构 造是菱面体晶格，延展 性不好。但是该焊料合 金的固液相共存的区域 大，焊接时容易出现凝 固偏析，使耐热性劣化。 在工艺上应采用快速冷 却以减小偏析。
2.5 焊料特性
Sn-Zn系
2.4种类
Sn-Ag、Sn-Zn、Sn-Bi、Sn-In、Sn-Cu等
2.5 焊料特性
Sn-Ag系
Sn-Ag系焊料作为高熔点焊料已被实用化了。Sn-Ag系合金具有良好 的金属特性，其力学性能、可焊性、热疲劳可靠性良好；此外，由于Ag 的抗氧化性能好，从而使用 Sn-Ag系焊料无须气体保护，它被认为是有 力的替代焊料之一。 Sn-Ag系无铅焊料合金目前存在的最大问题是，如用于替代Sn-Pb共 晶焊料，熔点偏高。如Sn-3.5Ag共晶的熔点是221oC，为降低熔点，通 常是添加微量的 Bi，In，Cu和Zn等元素。但总体上看，Sn-Ag系无铅焊 料合金具有热疲劳性能优良、结合强度高、熔融温度范围小、蠕变特性 好、熔点比较高、价格高等特点。
2.6 无铅焊接技术应用的影响因素
3.助焊剂 开发新型的氧化还原能力强和润湿性更好的助焊剂,以满足无铅焊料的 要求。助焊剂要与焊接预热温度和焊接温度相匹配,而且要满足环保的要 求。迄今为止,实际测试证明免清洗助焊剂用于无铅焊料焊接效果更好。 4.模板 无铅工艺对模板的开口尺寸和模板的厚度提出了新的要求，模板开口 尺寸的更改主要还是依据实际生产的基板焊接情况而定。例如QFP/BGA 等细间距引脚的元件要求在不引起桥连的情况下尽量加大模板开口，以 增加焊膏量提高焊接质量；由于无铅焊膏的比重相对有铅焊膏要小，助 焊剂含量较多，无铅焊接特性等形成了无铅焊膏在焊接时要求锡膏量要 比有铅的要多，所以在生产无铅产品时模板厚度应相应增加一点。
焊料的主要成分
焊料的主要成分
嘿，咱今儿就来聊聊焊料的主要成分这档子事儿！
你说这焊料啊，就像是个神奇的黏合剂，能把各种东西牢牢地粘在一起。
那它主要靠啥成分来发挥这大作用呢？
先来说说锡吧！这锡就像是个乖巧的小精灵，在焊料的世界里可重要啦！它有着良好的导电性和可焊性，让焊接变得顺顺利利的。
你想想看，要是没有锡，那焊接不就变得困难重重啦？就好比盖房子没有砖头，那怎么能行呢！
还有铅呢！铅就像是锡的好伙伴，和锡一起并肩作战。
虽然铅有那么一丢丢不太环保，但在过去很长一段时间里，它可是焊料中不可或缺的一部分呢！它能让焊料的性能更加稳定，就像给焊接加上了一道保险。
不过呢，现在大家越来越注重环保啦，所以无铅焊料也越来越流行咯！这无铅焊料就像是个环保小卫士，虽然成分变了，但依然能把焊接的活儿干得漂漂亮亮的。
你知道吗，焊料的成分选择就像是选衣服一样，得根据不同的场合和需求来。
比如在一些对导电性要求特别高的地方，就得用那种成分特别合适的焊料，不然可就出岔子啦！这就好比你去参加正式场合得穿正装，去运动就得穿运动装，一个道理呀！
而且哦，不同的焊料成分还会影响焊接的质量和强度呢！要是用错了成分，那焊接出来的东西可能就不牢固，说不定哪天就散架啦，那可不
得了！这就像盖房子用了质量不好的材料，风一吹就倒了，多吓人呀！
所以说呀，了解焊料的主要成分可太重要啦！这就像是掌握了一门手艺的诀窍，能让你在焊接的世界里游刃有余。
咱可不能小瞧了这些小小的成分，它们可是有着大大的作用呢！
总之呢，焊料的主要成分就是焊接的灵魂所在，它们相互配合，共同创造出牢固可靠的焊接成果。
咱可得好好对待它们，让它们发挥出最大的价值！怎么样，现在是不是对焊料的主要成分有了更深的了解啦？。
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无铅焊料的组织成分
无铅焊料
无铅焊料（Lead-Free Solder），是指成份中完全不含铅的焊料。
无铅焊料一般由铜、锡、锑、铅等构成，其特点是有良好的力学性能及热稳定性，可以满足不同特性应用需求，且不会对环境造成污染。
一、铜：铜是一种最为常用的焊料成分，其密度为8.96克/厘米3，其熔点为1084℃，摩尔含量大小为63.6%。
由于铜的抗腐蚀性能好，其在无铅焊料中的应用也很广泛。
二、锡：锡是最常用的无铅焊料成分，其密度为7.3克/厘米3，熔点为231℃，摩尔含量大小为56.7%。
锡具有良好的导电性和熔点低的特征，使其成为一种适用于低温焊接的优秀焊料成分。
三、锑：锑具有良好的化学稳定性，可承受高温腐蚀，耐腐蚀性能优越，是一种理想的焊料成分，其密度为6.63克/厘米3，熔点为183℃，摩尔含量大小为4.5%。
四、铅：铅主要用于提高焊接流畅度，变软熔焊接速度，而且铅有良好的导电性，但是由于铅会对肝脏和脑组织的毒性，因此在无铅焊料中有很少的应用。