一、使用低銀Ag含量的錫銀銅SAC焊料
盡管還沒有找到一種合金,其性能可以完全取代Sn-Pb焊料,但人們?cè)谑褂肧AC焊料的過程中,一方面提高元器件和PCB耐熱性以適應(yīng)焊料熔點(diǎn)高的缺陷;另一方面根據(jù)無鉛焊料綜合性能差的原因在于Ag3Sn的存在,因此主張使用低Ag焊料,Ag含量由早期的4.0%(SnAg4.0Cu0.5)降低到3.0%(Sn96.5Ag3.0Cu0.5),再到1.0%(Sn98.5Ag1.0Cu0.5)和0.3%(Sn99Ag0.3Cu0.7),低Ag甚至無Ag焊料將是今后發(fā)展的方向。
二、使用添加微量元素的SAC焊料
在主張使用低Ag焊料的同時(shí),人們又在添加微量元素對(duì)無鉛焊料進(jìn)行改進(jìn)。例如:添加鎳Ni可促進(jìn)SnAgCu無鉛焊料液相溫度趨于固相溫度,以利于增加無鉛焊料的流動(dòng)性。研究表明,在250℃溫度下,增加Ni元素后,SnAgCu其表明張力有所降低,在Cu基板上的鋪展面積與Sn的鋪展面積接近。又比如:添加微量鈷Co改進(jìn)后的SnAgCu焊料熔化后表面的殘?jiān)鼫p少,并且潤濕性、焊接強(qiáng)度明顯提高。
表1 無鉛焊料添加稀土元素A性能表
焊料 | 拉伸強(qiáng)度/MPa | 延伸率/% | 溫度℃ | 擴(kuò)展率 | |
L | S | ||||
Sn96.5Ag3.0Cu0.5 | 47.5 | 25.2 | 217 | 221 | 77.1 |
Sn99Ag0.3Cu0.7+A | 48.0 | 35.0 | 217 | 226 | 77.4 |
三、無鉛低溫焊料
錫銀銅SAC焊料熔點(diǎn)相對(duì)較高,使用中消耗大量電能,為減少電能消耗和CO2排放量以及某些板材和元器件不能耐高溫的問題,低溫焊料應(yīng)運(yùn)而生。常見的性價(jià)比比較高的無鉛低溫焊料為Sn-Bi、Sn-Bi-Ag,但是,這兩種系列焊料焊接強(qiáng)度不夠高。為尋求無鉛低溫、性價(jià)比高,并且焊接強(qiáng)度高的焊料合金和錫膏,翰華公司做了大量的工作和驗(yàn)證,在合金中添加微量元素,并搭配自主研發(fā)的高性能助焊膏,配成錫膏,在應(yīng)用中取得良好效果。
表2 無鉛低溫焊料力學(xué)性能對(duì)比
合金 | 最大潤濕力mN | 屈服強(qiáng)度/MPa | 延伸率% | 鋪展面積/mm2 |
Sn42Bi58 | 0.19 | 37.5 | 50 | 60.5 |
Sn64Bi35Ag1 | 0.35 | 74 | 24.5 | 70 |
Sn-Bi-X | 0.49 | 61-62 | 53-60 | 73.25 |