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锡铅焊锡替代材料的选择中篇

文章出处:深圳市龙合自动化设备有限公司发表时间:2019/9/28 14:57:25【

  数量上足够满足焊锡的大量需求的元素包括,锡(Sn, tin)、铜(Cu, copper)、银(Ag, silver)和锑(Sb, antimony)。商业上可行的一些无铅焊锡的例子,包括3Sn/0.7Cu,96.5Sn/3.5 Ag,95.5Sn/3.8Ag/0.7Cu, 96.2Sn/2.5 Ag/0.8Cu/0.5Sb。混合在这些替代合金内的所有这些元素具有与锡-铅焊锡不同的熔点、机械性能、熔湿特性和外观。现在工业趋向于使用接近共晶的锡银铜(near-eutectic-tin-silver-copper)合金。

     多数无铅合金,包括锡-银-铜,具有超过200°C的熔点 - 高于传统的锡-铅合金的大约180°C的熔点。这个升高的熔点将要求更高的焊接温度。对于元件包装和倒装芯片装配,无铅焊锡的较高熔点可能是一个关注,因为元件包装基底可能不能忍受升高的回流温度。设计者现在正在研究替代的基底材料,可忍受更高的温度,以及各向异性的(anisotropic)导电性胶来取代倒装芯片和元件包装应用中的焊锡。

无铅合金的较高熔化温度可提供一些优势,比如,提高抗拉强度和更好的温度疲劳阻抗、使其适合于象汽车电子元件这样的高温应用。
      电路板与元件的表面涂层也必须与无铅焊锡兼容。例如,铜表面涂层的板面上的焊接点可能在机械上和外观上都受较高的无铅焊锡的表面贴装技术(SMT)回流焊接温度的影响,它可能造成锡与铜之间有害金属间化合物的形成。无铅焊锡的外观也是不同的(比如,某些配方看上去光亮但比传统的锡-铅焊锡缺少一点反光性),可能要求标准品质控制程序的改变。最后,因为现在没有高含铅(high-lead-bearing)焊锡的替代品存在,所以完全的无铅装配还是不可能的。
       虽然现在的助焊剂系统与锡-铅焊锡运作良好,无铅替代合金将不会在所有的板元件表面涂层上同样的表现,不会容易地熔湿(wet)以形成相同的金属间化合物焊接类型。因此可能需要改善助焊剂,提高熔湿性能,减少BGA焊接中的空洞。
       理想的无铅焊锡合金将提供制造商良好的电气与机械特性、良好的熔湿(wetting)能力、没有电解腐蚀的问题、可接受的价格、和现在与将来各种形式的可获得性。焊锡将使用传统的助焊剂系统,不要求使用N2来保证有效的熔湿。
       满足波峰焊接、SMT和手工装配要求的无铅替代品今天都可在市场买到,虽然在元件无铅合金、电路板表面涂层兼容性、助焊剂系统开发和工艺问题上要求更多的研究。