电子工业向无铅电子产品转移,既为了符合政府法规,也为了通过产品的差异性提高市场份额。目前,银、铜、铋及锑的不同组合而形成的无铅焊锡合金是焊料主要的可选材料。在这些材料中,锡-银-铜共晶合金(其熔点约217°),是一种最有前景的组成。
无铅焊锡合金经过十来年的发展,已被市场接受,目前市面上主要流行两大类无铅焊锡合金。一种为sn/cu/x,即在sn/cu无铅合金的基础上加入微量的其他元素来改善特性;另一种为sn/ag/cu合金。
绿志岛无铅焊锡条Sn99.3Cu0.7(LD-907)
sn/cu/x无铅焊锡合金分为两种:一种为cu含量在0.5-0.7% x<0.1%的无铅合金;一种为cu含量大于2%的无铅合金。下面分别讨论。
a.sn/0.5-0.7cu/x无铅焊锡合金
sn/0.7cu是最早提出的无铅焊锡合金,可惜因熔点高(227℃)、润湿性较差、分散的cu6sn5粒子组织粗大导致sn/0.7cu合金的高温稳定性和热疲劳可靠性较差,故较少直接作为无铅焊料合金使用。
在sn/0.7cu无铅合金的基础上加入微量的其他元素可以细化合金晶粒,增强焊锡流动性,减少锡渣生成,提升焊锡润湿性,抑制铜的溶蚀速度,在波峰焊、手工焊中有着很广泛的应用前景。
b.sn/3-4cu/x无铅焊锡合金
在制造变压器、线圈、电感、保险丝等含有漆包线的元器件时,漆包线的漆皮需在380℃以上高温才能烫除。在此高温作业条件下,漆包线的铜很容易溶蚀于焊料中,使铜线变细甚至细铜线被完全蚀断,造成作业困扰。另一方面在此高温作业中,锡面易氧化,造成锡渣多,镀层发黄等问题。为解决此问题,一方面可以把铜含量提升至3%以上,另一方面添加入可以抑制铜的溶蚀速度的其它元素以及防止高温氧化的元素,这样即可避免此作业困扰。
绿志岛无铅焊锡膏 Sn99Ag0.3Cu0.7
sn-ag-cu无铅焊锡合金,目前市场上应用的sn-ag-cu无铅合金分为两种,一种是高银的无铅合金即银含量在3-4%的范围内,另外一种银的含量在0.3-1%范围内,下面我们分别进行讨论:
a.高银无铅焊锡合金(sn/3-4ag/0.5-1cu)
综合应用的工艺性,焊接连接的可靠性及成本等要求,已有研究表明:sn/3.0ag/0.5cu,sn/3.8ag/0.7cu,sn/4.0ag/0.5cu的合金特性基本一致。从成本方面考虑,将会逐渐趋向于选用sn/3.0ag/0.5cu合金。与sn/cu/x合金相比,sn/3.0ag/0.5cu有更低的熔点,更好的润湿性,更低的作业温度,但缺点是原料成本高,凝固后的焊点有时会有裂缝,使用时蚀铜速度快,因此使用成本较高。
b.低银无铅焊锡合金(sn/0.3-1ag/0.5-0.7cu)
由于银的价位较贵,使厂商成本压力很大,为降低成本,降低银的含量又能满足sn/3ag/0.5cu合金特性的无铅合金为众焊锡生产厂商研究的项目。
最常用的低银合金为sn/0.3ag/0.7cu,为提升低银合金的性能有些厂商在此合金的基础上加入微量其他元素,在此合金基础上加入微量的bi和稀土元素并声称工艺良率与可靠性可以与sn/3ag/0.5cu合金相比。
主要在用的低银无铅焊锡合金还有sn/0.5ag/0.5cu及sn/1ag/0.5cu等,业界也已推出多款的低银无铅焊锡膏合金为sn/0.3ag/0.7cu和合金为sn/1ag/0.5cu的无铅焊锡膏。
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