无铅焊料的蠕变行为研究进展

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。

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。

改善系无铅钎料力学性能的研究进展闫丽静,黄永强,纪海涛,张艳华（广东科技学院机电工程学院，广东东莞523083）摘要：电子产品微型化、集成化、绿色化促进了无铅钎料的发展。

Sn-Bi系钎料以其优良的综合性能成为近年来比较有发展潜力的低温无铅钎料之一，但是Sn-Bi系钎料中Bi的脆性在很大程度上限制了其应用。

综述了Ag、Cu、Zn、Sb、Ni、稀土元素以及冷却方式和温度对Sn-Bi系钎料力学性能的影响及机理，并展望了改善Sn-Bi系钎料力学性能的研究方向。

关键词：Sn-Bi系钎料；合金元素；力学性能中图分类号：TG425文献标志码：C文章编号：1001-2303（2020）02-0041-04 DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2020.02.08本文参考文献引用格式：闫丽静，黄永强，纪海涛，等.改善Sn-Bi系无铅钎料力学性能的研究进展[J].电焊机，2020，50（2）：41-44.收稿日期:2019-12-07基金项目:东莞市社会科技发展（一般）资助项目（20185071541102）；2016年广东科技学院重点项目（GKY-2016KYZD-2）；2019年度广东科技学院大学生创新创业训练计划项目作者简介:闫丽静（1980—），女，硕士，副教授，主要从事无铅钎料性能的研究。

E-mail：82229023@。

0前言近年来，随着新型电子元器件向着微型化、薄型化、集成化和绿色环保方向发展，要求封装基板和印刷电路板越来越薄，为了避免回流处理时过度加热而损害较薄印刷电路板，低温焊接技术受到业界越来越广泛的关注。

为此，电子封装中连接器件与基底间的钎料就需要具有较低的钎焊温度。

Sn-Bi系合金钎料具有熔点低、润湿性好、力学强度高、价格低廉等优点[1-2]，特别是Sn-58Bi共晶钎料熔点只有139℃，低于目前主流无铅钎料Sn-Ag-Cu熔点近80℃，已在低温焊接工艺和发光二极管（LED）等无铅电子产品组装焊接中得到广泛应用。

Au80Sn20无铅钎料的可靠性研究*范琳霞，荆洪阳，徐连勇(天津大学材料科学与工程学院，天津 300072)摘要：随着电子产品小型化，无铅化的发展，对焊料提出了更高的要求。

无铅钎料Au80Sn20由于具有优良的力学性能在高可靠性气密封装和芯片焊接中被广泛应用。

本文综述了近几年来Au80Sn20的发展状况，重点介绍了该焊料的可靠性研究。

关键词：无铅钎料；Au80Sn20；可靠性；力学性能Reliability Study Of Au80Sn20 Lead-free SolderFan Lin-xia, Jing Hong-yang, Xu Lian-yong(School of Materials Science and Engineering,Tianjin University ,Tianjin 300072,China) Abstract: with the miniaturized and lead-free development of electronic products ,higher demand is put forward about solder . Lead-free solder Au80Sn20 is widely applied in high reliable hermetic package and die welding due to excellent mechanical property.The text summarizes the development status of Au80Sn20 in recent several years,and emphasizes to introduce the reliability study of the solder.Keywords: Lead-free Solder; Au80Sn20; reliability; mechanical property1 前言共晶SnPb焊料作为主流的互连材料长期以来一直广泛用于电子工业中。

Cu/SAC/Cu微焊点变温原位塑性及蠕变行为研究随着表面组装技术的广泛应用,电子元器件的尺寸愈来愈小,使得焊点的尺寸也愈来愈小,而焊点所承受的热学、电学以及力学载荷却愈来愈大,微焊点的可靠性将会是影响整个电子产品性能的一个关键因素。

这就对钎焊封装工艺性能及钎料的力学性能提出了更高的要求,特别是钎料的抗疲劳和抗蠕变性能,以满足电子产品对微焊点可靠性不断增长的需求,使其在服役过程中可靠运行。

本文以课题组自主研发的专利产品低银无铅钎料SAC0705Bi Ni和市场上广泛采用的高银无铅钎料SAC305形成的BGA微焊点为研究对象,采用纳米压痕试验方法,借助微型加热装置,原位研究了不同温度(25℃、50℃、75℃、100℃和125℃)条件下微焊点体钎料的塑性及蠕变行为。

为了获取钎料中加入的微量元素Bi和Ni以及Ag含量对微焊点高温蠕变性能与塑性的影响,本文采用低银无铅钎料SAC0705作为对比。

采用温度巡检仪和Fluke VT02可视红外测温仪实时监测试样的温度。

借助纳米压痕仪自带拍照功能,对不同温度下三种成分微焊点体钎料压头空载后瞬间的压痕形貌进行了拍照,并分析了不同温度下压痕周边形貌。

采用FIB微加工技术获得了压头下方的压痕截面,并采用扫描电镜(SEM)对压痕形貌进行观察分析。

研究了三种成分微焊点体钎料室温下的塑性变形行为,对纳米压痕法获得的压入载荷-深度曲线进行物理反解析,建立了三种微焊点体钎料的应力-应变本构模型;比较了三种微焊点体钎料在室温下抵抗塑性变形的能力;分析了在纳米压痕试验中应变速率对微焊点体钎料塑性变形行为的影响。

结果表明:三种微焊点体钎料中,Cu/SAC0705Bi Ni/Cu的抵抗塑性变形的能力最强。

随着应变速率的增大,压痕深度与尺寸逐渐减小,微焊点体钎料的硬度值随应变速率的增大而升高。

借助纳米压痕方法与自制微型加热辅助装置,获得了变温条件下三种成分微焊点体钎料的硬度、压入弹性模量和塑性因子分别随温度变化的规律,分别建立了这三种力学性能参数与温度之间的本构关系模型。

无铅焊料的研究进展姓名：***学号：************学院: 材料科学与工程专业：金属材料科学与工程摘要随着电子工业的飞速发展和人们环保意识的提高，电子封装行业对无铅焊料提出了更高的要求，本文综述了无铅焊料的研究现状，存在的问题，并重点阐述稀土元素对无铅焊料性能的影响。

关键词：无铅焊料，电子封装，稀土ABSTRACTWith the rapid development of electronic industry and the improvement of environmental awareness, electronic packaging industry, puts forward higher requirements on lead-free solder, lead-free solder was reviewed in this paper the research status, existing problems, and focus on the effect of rare earth elements on the properties of lead-free solder.Key words: Lead-free solder, electronic packaging, rare earth1 前言长期以来，铅锡焊料由于具有较低的熔点、良好的性价比以及已获得性，成为低温含量中最主要的焊料系列。

但是由于所含铅的比例较高，给环境带来了严重的污染，近年来随着人们环保意思的增强和对健康的关注，铅的污染越来越受到人们的重视。

欧盟RoHS及WEEE法令的颁布，严格要求在电子信息产品中不得含有铅等有毒元素。

严格的禁铅条例使电子封装产业对无铅含量提出了更高的要求，已经成熟的锡铅焊料必须被性能相近或更高的无铅焊料所替代。

世界各国都在对无铅焊料进行了大量的研究，无铅焊接技术也得到了较大的发展，但仍存在着许多问题。

摘要| Sn-Zn无铅焊料由于熔点接近Sn-Pb、价格低廉、无毒性、力学性能优良等特点，倍受人们的关注。

然而由于Zn的表面活性高，在钎焊过程中焊料容易氧化，导致了润湿性能下降。

本文综述合金元素对Sn-Zn无铅焊料氧化性能、润湿性的影响。

并对Sn-Zn焊料今后的研究方向进行了简要分析。

关键词| 无铅焊料；表面活性；抗氧化性；润湿性一、引言锡铅焊料是电子组装焊接中的主要焊接材料，以其优质的性能和低廉的成本，一直被人们所重视。

但众所周知，Pb及它的化合物是有毒物质，人类长期接触会给生活环境和安全带来较大的危害。

2006年7月1日欧盟全面实施RoHs指令，即《禁止在电子电气产品中使用某些有毒有害物质的法规》。

我国也在2007年3月1日实施《电子信息产品污染控制管理办法》，电子制造无铅化已成为不可逆转的潮流。

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，是电子制造业今后势在必行的举措。

迫于环境和立法的压力，世界上许多国家都纷纷开始新型无铅焊料的研究和开发。

无铅钎料研究的关键技术是新合金系的各项性能如熔点、熔化温度范围、润湿性、力学性能（强度、韧性、抗蠕变性）、物理化学性能（导电性、抗氧化性、抗腐蚀性能）等应与传统的Sn-Pb 钎料相近，而且成本不能过高。

近10年来，国内外已经研究开发出多种无铅钎料合金，其成果主要集中在3个温度段上。

主要包括：高温的Sn-Ag、Sn-Cu、Sn-Sb三个合金系，其熔点在200℃以上，明显的高于传统的Sn-Pb共晶焊料的熔点。

中温的Sn-Zn 系，熔点在180℃～200℃之内，其熔点十分接近传统的Sn-Pb焊料，这是该合金系成为替代传统焊料的最大优势。

熔点在180℃以下的Sn-Bi、Sn-In系属于低温系焊料[注1]。

目前的研究主要是通过向其中添加微量合金元素如：Bi、Cu、RE、Al、In、Cr、Ga、P、S等来改善无铅焊料的熔点和物理机械性能等，开发出价格低廉、无毒性、性能可与Sn-Pb相媲美的新型无铅焊料。

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。

无铅钎料及其焊点的过冷凝固行为和界面反应研究1. 引言1.1 研究背景目前的研究主要集中在无铅钎料的选择和应用方面，对其焊接过程中的过冷凝固行为和界面反应的研究还较少。

过冷凝固行为是影响焊接质量的重要因素之一，而界面反应则可能对焊点性能产生重要影响。

对无铅钎料及其焊点的过冷凝固行为和界面反应进行深入研究，有助于提高无铅钎料的焊接质量和可靠性。

本研究旨在通过对无铅钎料及其焊点的过冷凝固行为和界面反应进行系统研究，探讨控制过冷凝固行为和界面反应的方法，为无铅钎料的应用提供更为科学的理论依据和实际指导。

1.2 研究目的本研究旨在探究无铅钎料及其焊点的过冷凝固行为和界面反应，通过深入分析无铅钎料的特点、过冷凝固行为和界面反应的特性，以及探讨控制这些行为和反应的方法，为提高焊接质量、增强焊接强度和稳定性提供理论支持和实践指导。

通过研究，我们希望可以揭示无铅钎料在焊接过程中的变化规律，从而为工程实践中的焊接工艺优化和生产应用提供科学依据。

我们也将关注未来研究方向，为相关领域的学术研究和工程应用提出新的思路和挑战，推动无铅钎料及其焊点的研究和发展。

2. 正文2.1 无铅钎料的特点无铅钎料是一种环保型的钎料，其主要成分为银、铜、锡等金属元素，不含有对环境和人体有害的铅元素。

无铅钎料具有良好的焊接性能，可以在较低的温度下实现高质量的焊接效果。

无铅钎料还具有良好的电导率和热导率，使其在电子元件的焊接中得到广泛应用。

相比传统的含铅钎料，无铅钎料在焊接过程中具有更低的熔点和更好的润湿性，能够减少焊接过程中对焊件的热影响，从而降低焊接过程中产生的应力和变形，提高焊接接头的可靠性和稳定性。

无铅钎料还能有效避免由铅元素引起的环境污染和对人体健康的危害，符合现代社会对环保和健康的要求。

无铅钎料具有更好的环保性能、焊接性能和机械性能，是未来发展的趋势之一。

在电子、通讯、航空航天等领域的焊接应用中，无铅钎料将会得到更广泛的应用和推广。