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无铅选择：锡

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无铅选择：锡/银/铜/铋系统

“最佳化学成分(93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu)提供更高的强度，以及比63Sn/37Pb高大约200%的疲劳寿命。”

锡/银/铜/铋的最佳化学成分，从SMT制造的观点来看，是很有用的，特别是因为它提供较低的回流温度，这是需要的关键所在。

最佳化学成分

在锡/银/铜/铋系统中的三个元素都会影响所得合金的熔点1,2。目标是要减少所要求的回流温度；找出在这个四元系统中每个元素的最佳配剂，同时将机械性能维持在所希望的水平上，这是难以致信的复杂追求，也是科学上吸引人的地方。

以下是在实际配剂范围内一些有趣的发现(所有配剂都以重量百分比表示)：

 熔化温度随着铜的增加而下降，在0.5%时达到最小。超过0.5%的铜，熔化温度几乎保持不变。

 类型地，当增加银时熔化温度下降，在大约3.0%时达到最小。当银从3.0%增加到4.7%时合金熔化温度的减少可以忽略。

 铋对进一步减少熔化温度起主要作用。可是，可加入的铋的量是有限的，因为它对疲劳寿命和塑性有非常大的破坏作用。适当的铋的量大约为3~3.5%。

美国专利 5,520,752 透露了一种从锡/银/铋/铜所选的无铅合金：在重量上，大约86~97%的锡、大约0.3~4.5%的银、大约0~9.3%的铟、大约0~4.8%的铋和大约0~5%的铜。3

在3.0~3.1%的铋和3.0~3.4%的银、0.5%的铜时，最有效地增加疲劳寿命。再增加任何铜都不会影响疲劳寿命。

当铋保持在3~3.1%和铜在0.5~2%时，3.1%的银是达到最大疲劳寿命的最有效的配剂。

在系统化设计出来的化学成分之中，显示所希望性能的最好平衡，即，熔化温度、强度、塑性和疲劳寿命。

基本的特性与现象

基于Sn/Ag与Sn/Cu的二元相图，银与锡之间的相互作用形成一种Ag3Sn的金属间化合物，而铜与锡反应形成Cu6Sn5的金属间化合物。对锡/铋相互作用，预料铋原子作为替代原子进入晶格位置达1.0%；超过1.0%之后，铋原子作为独立的第二相沉淀出来。

铋的角色是非常“有力的”2。人们认为，铋的沉淀 - 强化机制通常遵循Mott和Nabbaro应力场理论1,2，因为所测得的合金强度与铋的沉淀体积分数成比例关系。这说明铋沉淀物的强化作用主要来自长期内部应力。

93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu可能具有最细的微结构特征尺寸，这解释了它的高疲劳寿命和塑性。银含量高于大约3%预料会增加Ag3Sn颗粒的体积分数，结果强度更高但塑性和疲劳寿命更低。所观察到的高含银量的较低疲劳寿命与较大的Ag3Sn颗粒有关，它使Ag3Sn颗粒体积分数更高。据推测，在含有3~3.4%的银和3~3.1%的铋的锡/银/铜/铋系统中，0.5%的铜最有效地产生适量的、具有最细的微结构尺寸的Cu6Sn5颗粒，因此得到高的疲劳寿命、强度和塑性。

与63Sn/37Pb的比较

最佳的化学成分(93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu)提供较高的强度，以及比Sn63/Pb37高出大约200%的疲劳寿命。

与96.5Sn/3.5Ag的比较

93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu具有209° ~ 212°C的熔点温度，比共晶的96.5Sn/3.5Ag低9°C。比较它们基本的机械性能，最佳成分在强度和疲劳寿命上表现较好，如高出大约155%的疲劳寿命。它的塑性比96.5Sn/3.5Ag低，但足够。

与99.3Sn/0.7Cu的比较

93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu比99.3Sn/0.7Cu表现出好得多的强度与疲劳寿命，但塑性较低。其熔点温度比96.5Sn/3.5Ag低15°C。

与Sn/Ag/Cu的比较

甚至是与锡/银/铜系统中的最佳性能的化学成分(96.1Sn/3.1Ag/0.5Cu)相比较时，93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu表现出高得多的强度(屈服强度与抗拉强度)。其疲劳寿命较低，但还是优越于其它二元焊锡。

锡/银/铜/铋系统超过锡/银/铜系统最重要的优点是较低的熔化温度。最佳成分提供比锡/银/铜共晶熔点(216

~ 217°C)低至少5°C。这种锡/银/铜共晶合金熔化温度还太高，不能适应当今SMT结构下的各种电路板的应用(熔化温度低于215°C更现实一点)。

推荐

熔化比锡/银/铜共晶合金低几度，锡/银/铜/铋化学成分在表面贴装制造中处于优势的位置。考虑到各种印刷电路板(PCB)装配与过程窗口的要求，具有低于215°C熔点的合金对保持已建立的SMT结构的可制造性是必要的。

锡/银/铜/铋系统中最佳的无铅焊锡化学成分是93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu。它具有比63Sn/37Pb更高的强度和疲劳阻抗，而塑性方面也不逊色。其相对较低的熔化温度(209~212°C)、狭窄的粘滞范围(小于或等于3°C)和熔湿(wetting)性能特别适合于作为表面贴装应用中的63Sn/37Pb的替代品。该合金也具有比任何二元合金(63Sn/37Pb或96.5Sn/3.5Ag或99.3Sn/0.7Cu)更高的强度。

93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu是值得考虑与评估的63Sn/37Pb替代候选合金。

无铅焊锡：锡/银/铜系统

锡/银/铜系统中最佳的化学成分是95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu，它具有良好的强度、抗疲劳特性和塑性。

根本的特性和现象

在锡/银/铜系统中，锡与次要元素(银和铜)之间的冶金反应是决定应用温度、固化机制以及机械性能的主要因素。按照二元相位图，在这三个元素之间有三种可能的二元共晶反应。银与锡之间的一种反应在221°C形成锡基质相位的共晶结构和ε金属之间的化合相位(Ag3Sn)。铜与锡反应在227°C形成锡基质相位的共晶结构和η金属间的化合相位(Cu6Sn5)。银也可以与铜反应在779°C形成富银α相和富铜α相的共晶合金。可是，在现时的研究中1，对锡/银/铜三重化合物固化温度的测量，在779°C没有发现相位转变。这表示很可能银和铜在三重化合物中直接反应。而在温度动力学上更适于银或铜与锡反应，以形成Ag3Sn或Cu6Sn5金属间的化合物。因此，锡/银/铜三重反应可预料包括锡基质相位、ε金属之间的化合相位(Ag3Sn)和η金属间的化合相位(Cu6Sn5)。

和双相的锡/银和锡/铜系统所确认的一样，相对较硬的Ag3Sn和Cu6Sn5 粒子在锡基质的锡/银/铜三重合金中，可通过建立一个长期的内部应力，有效地强化合金。这些硬粒子也可有效地阻挡疲劳裂纹的蔓延。Ag3Sn和Cu6Sn5粒子的形成可分隔较细小的锡基质颗粒。Ag3Sn和Cu6Sn5粒子越细小，越可以有效的分隔锡基质颗粒，结果是得到整体更细小的微组织。这有助于颗粒边界的滑动机制，因此延长了提升温度下的疲劳寿命。

虽然银和铜在合金设计中的特定配方对得到合金的机械性能是关键的，但发现熔化温度对0.5~3.0%的铜和3.0~4.7%的银的含量变化并不敏感。

机械性能对银和铜含量的相互关系分别作如下总结2：当银的含量为大约3.0~3.1%时，屈服强度和抗拉强度两者都随铜的含量增加到大约1.5%，而几乎成线性的增加。超过1.5%的铜，屈服强度会减低，但合金的抗拉强度保持稳定。整体的合金塑性对0.5~1.5%的铜是高的，然后随着铜的进一步增加而降低。对于银的含量(0.5~1.7%范围的铜)，屈服强度和抗拉强度两者都随银的含量增加到4.1%，而几乎成线性的增加，但是塑性减少。

在3.0~3.1%的银时，疲劳寿命在1.5%的铜时达到最大。发现银的含量从3.0%增加到更高的水平(达4.7%)对机械性能没有任何的提高。当铜和银两者都配制较高时，塑性受到损害，如96.3Sn/4.7Ag/1.7Cu。

最佳合金成分

合金95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu被认为是最佳的。其良好的性能是细小的微组织形成的结果，微组织给予高的疲劳寿命和塑性。对于0.5~0.7%铜的焊锡合金，任何高于大约3%的含银量都将增加Ag3Sn的粒子体积分数，从而得到更高的强度。可是，它不会再增加疲劳寿命，可能由于较大的Ag3Sn粒子形成。在较高的含铜量(1~1.7%Cu)时，较大的Ag3Sn粒子可能可能超过较高的Ag3Sn粒子体积分数的影响，造成疲劳寿命降低。当铜超过1.5%(3~3.1%Ag)，Cu6Sn5粒子体积分数也会增加。可是，强度和疲劳寿命不会随铜而进一步增加。在锡/银/铜三重系统中，1.5%的铜(3~3.1%Ag)最有效地产生适当数量的、最细小的微组织尺寸的Cu6Sn5粒子，从而达到最高的疲劳寿命、强度和塑性。

据报道，合金93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu是217°C温度的三重共晶合金3。可是，在冷却曲线测量中，这种合金成分没有观察到精确熔化温度。而得到一个小的温度范围：216~217°C。

这种合金成分提高现时研究中的三重合金成分最高的抗拉强度，但其塑性远低于63Sn/37Pb。合金95.4Sn/4.1Ag/0.5Cu比95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu的屈服强度低。93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu的疲劳寿命低于95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu。如果颗粒边界滑动机制主要决定共晶焊锡合金，那么95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu，而不是93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu，应该更靠近真正的共晶特性。

另外，95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu比93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu和95.4Sn/4.1Ag/0.5Cu具有经济优势。

与63Sn/37Pb比较

3.0~4.7%Ag和0.5~1.7%Cu的合金成分通常具有比63Sn/37Pb更高的抗拉强度。例如，95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu和93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu在强度和疲劳特性上比63Sn/37Pb好得多。93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu的塑性较63Sn/37Pb低，而95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu的塑性比63Sn/37Pb还高。

与96.5Sn/35Ag比较

95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu具有216~217°C的熔化温度(几乎共晶)，比共晶的96.5Sn/3.5Ag低大约4°C。当与96.5Sn/3.5Ag比较基本的机械性能时，研究中的特定合金成分在强度和疲劳寿命上表现更好。可是，含有较高银和铜的合金成分，如93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu的塑性比93.6Sn/4.7Ag低。

与99.3Sn/0.7Cu比较

3.0~4.7%Ag和0.5~1.5%Cu的锡/银/铜成分合金具有较好的强度和疲劳特性，但塑性比99.3Sn/0.7Cu低。 推荐

锡/银/铜系统中最佳合金成分是95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu，它具有良好的强度、抗疲劳和塑性。可是应该注意的是，锡/银/铜系统能够达到的最低熔化温度是216~217°C，这还太高，以适于现时SMT结构下的电路板应用(低于215°C的熔化温度被认为是一个实际的标准)。

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白铜锡无铅配方

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白铜锡889能镀出一层银白色之光亮白铜锡合金，具有柔软及光泽，而且有高度防腐能力，达至欧洲无铅无镍RoHS标准。此镀液能适用于挂镀或滚镀，是装饰性行业最佳选择。

滚镀开缸方法（每一公升计）

纯水 700毫升

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白铜锡锌盐889ZT 1.8克（先溶于高温氢氧化钾溶液）

氢氧化钾 14克

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待完全溶解后，进行活性炭处理至清澈，然后加入70毫升/升白铜锡开缸剂889M，1毫升/升白铜锡光亮剂889B及1毫升/升白铜锡湿润剂889W，并以纯水加至工作水位，然后试镀。

操作条件 最佳 范围

金属铜 10克/升 8-14克/升

金属锡 13克/升 12-15克/升

金属锌 1克/升 0.7-1.3克/升

氢氧化钾 14克/升 13-15克/升

游离氰化钠 32克/升 28-35克/升

pH 11以上 11-13

温度 45℃ 43-50℃

无铅锡条的性能特点及注意事项

无铅锡条的性能特点及注意事项

无铅锡条的性能特点及注意事项

无铅锡条采用高标准工艺流程生产，能有效地加入抗氧化性能，使用过程中锡渣少，同时由于产品本身不含危害物质，对环境无污染等,无铅焊锡条是Sn(锡)、Cu(铜)的共晶合金,共晶温度为227℃,比传统的Sn/Pb钎料高出34℃。无铅焊锡条主要具有以下性能：强度高，具有良好的力学性能和焊点可靠性对杂质的敏感性低，性能稳定符合欧盟指令要求适合各种焊接工艺，能广泛应用于各种铜管、铜元器件的焊接。

无铅锡条使用注意事项：

1、锡条熔点：锡条的熔点与作业温度相关，这是由合金成分本身所决定的。如：常用的锡铜合金的熔点为227度，作业温度一般在270-300之间，而3.0银无铅锡条的熔点为217度，作业温度一般在260-280之间。

2、焊锡炉：一定要使用无铅环保焊锡炉，不能与有铅炉混用。

3、无铅助焊剂：无铅锡条要配合无铅助焊剂同时使用。无铅助焊剂要求要能耐得住高温条件，活性要好，要免清洗型的无铅助焊剂。

4、液面高度：焊锡炉熔锡后要保持一定液面的高度，锡槽里面不能太少锡，必要时需往锡槽加入无铅锡条。

Sn96.5Ag3Cu0.5无铅锡条安全资料表MSDS

Sn96.5Ag3Cu0.5无铅锡条安全资料表MSDS

Page 1 of 4无铅锡条安全资料表 MSDS for Lead-free Solder Bar 一、 产品资料/ PRODUCT INFORMATION 产品名称Product Name ：无铅锡条：Lead-free Solder Bar 产品型号Product Model ：LF-6(3005)-203B ：用 途Application ：波峰焊：Wave Soldering 生产企业Manufacturer ：： 地址Address ：： 应急电话Emergency Phone ： 初始编制日期Prepared Date ： 修订日期Revision Date ： 版本/ Version ：第二版/ The second version 二、 成份/ 组成信息/ COMPOSITION/ INFORMATION ON INGREDIENTS 组成成分Composition 百分含量Weight Content（wt%） 危规号CAS NO. 锡 TIN Bal 7440-31-5 银 SILVER 3.0±0.2 7440-22-4 铜 COPPER 0.5±0.1 7440-50-8 三、危险性概述/ HAZARDS OVERVIEW 紧急措施 Emergency Measures ：避免反复或长期接触皮肤，在通风良好环境作业，使用后请彻底冲洗干净；在使用过程中为高温作业，避免人体接触，穿好防护服。 ：Avoid prolonged or repeated contact with skin. Use only with adequate ventilation. Wash thorough after handling. Being used under high temperature, avoiding contacted directly by molten metal, and should be protected by exposure suit. 侵入途径Routes of Entry: ：1.皮肤接触2.吸入3.食入 ：1. Skin contact 2. Inhalation 3. Ingestion 健康危害Potential Acute Health Effects ：皮肤：皮肤接触可能引起皮肤的瘙痒、剥落或起水泡。：Skin: this product may be hazardous in case of skin contact. Skin inflammation is characterized by itching, scaling, blistering. ：吸入：吸入产品烟气可能危害健康。Page 2 of 4：Inhalation: Fumes produced by this product may be hazardous in case of inhalation. ：食入：食入可能危害健康。：Ingestion: this product may be hazardous in case of ingestion. 潜在的健康危害Potential Chronic Health Effects ：产生致癌物：不适用：Carcinogenic effects: Not available ：产生诱导有机突变体：不适用：Mutation effects: Not available ：产生致畸形物：不适用：Teratogenic effects: Not available 四、急救措施/ FIRST AID MEASURES 皮肤接触Skin Contact ：熔融金属不慎触及皮肤时，立刻用清水清洗患部，并涂抹烫伤药品，送医冶疗。：If skin contact molten metal, rinse immediately with plenty of water and embrocate medicine for scald, then get medical attention. 吸入Inhalation 食入Ingestion ：不慎吸入时，迅速脱离现场转移至空气新鲜处。：If inhaled, remove to fresh air place immediately. ：误食者，饮适量温水，催吐。就医。：Drink moderate water as emetic, get medical attention. 健康危害效应Health Hazard Effect ：目前尚无正式医学报道。：None known. 对医师之提示Notes to Physician ：不适用。：Not available. 五、消防措施/ FIRE FIGHTING MEASURES 易燃性/ Flammability 不适用/ Not available 六、泄露应急处理（熔融状态）/ ACCIDENTAL RELEASE MEASURES (MOLTEN STATE) 少量泄漏Small Spill and Leak ：待其冷却凝固后，放置于处理箱内。：After solidification and cooling, place in an appropriate container. 大量泄漏Large Spill and Leak ：隔离火源。在无人身危险时，关闭泄漏，用干土、沙、或其它不易燃物阻挡，不可接触泄漏物品，禁止倒入下水道、地下室或某狭窄处。：Keep away from sources of ignition. Stop leak if without risk. Block off with dry earth, Sand or other non-combustible material. Do not touch spilled material. Prevent entry into sewers, basements or confined areas. 七、操作处置与贮存/ HANDLING AND STORAGE 操作Handling ：请穿戴防护工具，配置良好的通风设备，工作时，请勿进食、饮水，避免接触皮肤、眼睛。工作后，要用肥皂及清水彻底清洗干净。：Wear suitable protective clothing. Use in a well ventilated area. When using do not eat, drink. Avoid contact with skin and eyes. After handling, always wash hands thoroughly with soap and water. 贮存：分离贮存于特定地方，保持库房阴凉通风。Page 3 of 4Storage ：Store in a segregated and approved area. keep container in a cool, well-ventilated area. 八、接触控制及个体防护/ EXPOSURE CONTROLS AND PERSONAL PROTECTION 工程控制Engineering Controls ：配置通风设备或其他办法来控制空气中蒸气的浓度低于标准值，保证工作地点的附近配有烫伤膏，洗眼液和淋浴设备。：Provide exhaust ventilation or other engineering controls to keep the airborne concentrations of vapors below their respective threshold limit value. Ensure that medicine for scald and safety showers are proximal to the workstation location. 呼吸道预防措施Respiratory Protection ：当通风设施不能有效降低作业区的烟气浓度时，应使用符合标准的口罩或防毒面具。：When ventilation is not sufficient to remove from the breathing zone, a safety approved respirator or gas mask should be worn. 皮肤防护措施Skin Protection ：使用高温操作手套可有效防止皮肤接触。：Gloves for high temperature operation are necessary to avoid skin contact. 眼睛防护措施Eye Protection ：戴安全防护眼镜。：Wear goggles. 卫生注意事项Hygienic Work Practices ：穿戴防护工具，作业完毕请立即洗手。：Wear protective equipment and wash thoroughly after handling. 其它防护措施Other Protective ：应选用不渗透材料作为防护服，焊接时避免吸入烟气，避免接触到眼睛，皮肤。：Protective clothing should be made by impermeable material. Avoid breathing fumes generated during soldering. Avoid contact with eyes and skin. 九、物理化学特性/ PHYSICAL AND CHEMICAL PROPERITES 物理状态/ Physical State（20℃） 固体/Solid 比重/ Specific Gravity（20℃） ~7.3 熔点/ Melten Point（101.3kpa） 217℃~227℃ 十、化学反应特性/ REACTIVITY DATA 稳定性Stability ：稳定：Stable 应避免之状况Conditions to Avoid ：避免阳光直射或高温。：Avoid direct sunlight and extensive heat.不相容物Incompatibility ：酸或强碱溶液、水分、油脂、无机物。：Acid or alkaline solutions, water, grease, inorganic materials. 危险分解物Hazardous decomposition ：不适用：Not available. 有害之聚合物Hazardous Polymer ：无。：Will not occur.Page 4 of 4十一、毒性资料/ TOXICOLOGICAL INFORMATION 动物毒性Toxicity to Animals ：不适用：Not available. 人体慢性毒性Chronic Effects on Humans ：可能造成皮肤、眼睛、中枢神经系统的损害。：Causes damage to the following organs: skin, eyes, central nervous system(CNS). 人体的其它毒性Other Toxic Effects on Humans ：吸入产品烟气可能有害健康。：Fumes produced by this product may be hazardous in case of inhalation. ：皮肤接触，食入可能有害健康。：This product may be hazardous in case of skin contact, ingestion. 十二、生态学资料/ ECOLOGICAL INFORMATION 生态毒性Ecological Toxicity ：不适用：Not available. 生物降解性Biodegradability ：不适用：Not available 其它不良影响Other Adverse Effects ：不适用：Not available 十三、废弃处置/ DISPOSAL CONSIDERATIONS 废渣处理方法Waste Disposal ：请交由有执照之金属废物处理公司处理。：Dispose waste via a licensed metal waste disposal contractor. 十四、运输信息/ TRANSPORT INFORMATION 包装标志Packing Symbols ：重物：Heavy 包装方法Packing Method ：纸箱包装：Paper box 运输注意事项Transport Regulation ：避免阳光直射和其它热源或火源，小心装卸：Avoid direct sunlight and other sources of ignition or flame. Be careful in loading. 十五、法规信息/ REGULATORY INFORMATION 适用法规Applicable Regulations ：重物通识规则：The heavy substance general regulation. 十六、其他信息/ OTHER INFORMATION 制表Prepared by ：工程部：ME 审核Approved by ：研发部：R&D 发行日期Issue Date ：2020-06-20

谈无铅焊锡回流焊后锡面发黄

谈无铅焊锡回流焊后锡面发黄

-55- 印制电路信息 2019 No.2

谈无铅焊锡回流焊后锡面发黄

刘 浩 范银星（深圳和而泰智能控制股份有限公司，广东 深圳 518057）

摘 要 热风整平焊锡是在PCB表面形成一层既抗铜氧化，又可提供良好的可焊性的涂覆层。随着家电产品类终端客户对产品焊接可靠性严格的要求，外观的严格标准也渐渐纳入整个产品的质量需求。往往许多热风整平焊锡产品在经过高温后，比如一次回流焊而发生锡面的发黄，在空气中放置一段时间后，发黄更加严重或发紫。本文主要讨论锡面发黄的关键因子，并提出一些参考解决方案。关键词 锡/铜/镍；再流焊；锡面；发黄；金属合金层中图分类号：TN41 文献标识码：A 文章编号：1009-0096（2019）02-0055-04

About tin surface yellowing after the LF- solder reflow

Liu Hao Fan Yinxing

Abstract Hot air solder leveling is the coated solder on PCB surface process which form a layer of copper oxidation resistance layer, and it can provide good weldability. As the electronic products end customers pose strict requirements, and the reliability of the product welding appearance has grown into the strict standards of the entire product quality requirements. Constantly many tin products after high temperature, such as reflow soldering, occurs tin yellowed on the surface, when placed in the air after a period of time, it is more serious or has black yellow defect. This article focuses on the key factors of the tin surface yellowing, and puts forward some solution suggestions for the reference.Key words Sn-Cu-Ni; Reflow Soldering; Tin Surface; Yellow; IMC