(5)Sn-In系
Sn-In的熔点比其它的无铅焊料都要低,仅仅为120℃。甚至比锡铅低很多,这使得其受到广泛的关注,润湿性能比较好,但是因为它的成本很高,所以受到成本的制约,只能适用于低温等场合了[28-29]。
(6)Sn-Ag-Cu钎料
这是一种三元无铅钎料,是在Sn-Ag等二元无铅钎料的基础上,向其中加入另外一些元素变成三元无铅钎料,世界上已经出现了很多种钎料,其中,Sn-Ag-Cu钎料最有希望代替锡铅的作用[30-31]。如图1-4。
图1-4 Sn-Ag-Cu 合金三元相图(液相面投影图)
通过把Cu元素增加到Sn-Ag中,就会变成Sn-Ag-Cu钎料了。它的熔点为217℃,比传统的锡铅熔点高很多,但是它的润湿性能比较好,而且力学方面性能也不错,还有较好的抗疲劳强度[32]。虽说这个无铅钎料已经广泛使用,但是还没有全面普及开来,因为传统锡铅的一些优点它还没有达到。
目前,Sn-Ag-Cu已经成为了很多专家的研究标准,通过向Sn-Ag-Cu加入少量的稀土元素来改变钎料的性能,世界很多专家正在热烈的研究中[33-34]。有实验数据显示:发现焊料的可靠性能会变得很高,加入稀土元素,比如Fe、Co等元素,钎料的剪切强度会好于其它钎料的剪切强度[35]。所以,Sn-Ag-Cu的使用还是受到很大的关注,世界科学家正在积极研究最佳性能的无铅钎料。Sn-Ag-Cu的敏感程度比较低,对稳定性影响较低。所以,在很多的无铅焊料中Sn-Ag-Cu的使用是最多的,而且发展空间还有很大。
(7)Sn-Cu-Ni钎料
通过把Ni元素增加到Sn-Cu中,就会得到Sn-Cu-Ni三元无铅钎料。加入Ni元素目的是为了改善其性能,比如使其流动性能得到加强,这样引脚就不会出现“桥连”的这种情况了[36-39]。Sn-Cu钎料有个缺点就是极易氧化,所以增加Ni元素可以加强抗氧化性,这样反应过程中渣料含量就会大大的缩减[40-41]。所以,Sn-Cu-Ni钎料可以广泛的使用,尤其是应用在波峰焊的使用中。
(8)Sn-Ag-Bi钎料[42-45]
通过把Bi元素增加到Sn-Ag中,就会得到Sn-Ag-Bi系列的无铅钎料。Bi元素的主要作用是把焊料的熔点大大的减小,接近于锡铅的熔点,这样就适用于锡铅传统的工艺流程。
Sn-Ag-Bi钎料熔点大概在210℃左右,加入Bi元素虽然可以使熔点大大的降低,但是会使强度显著的增强,这样一来钎料的延伸率会变差。Sn-Ag-Bi钎料的工艺性能比较好。有着很牢靠的可靠性能。
1。4 无铅钎料存在的问题
如今,无铅钎料使用已经很广泛了,在全世界大规模的使用。但是,由于其存在一定的缺陷,导致没有在全世界大规模的使用,所以还是要改善其性能为首要任务。它的限制因素如下:
首先,传统的锡铅价格比较便宜,如今使用其它金属材料,会导致价钱过高于锡铅价格,在使用成本上的限制增加,所以正成为一个制约因素。
其次,无铅钎料的熔点问题。传统的锡铅钎料的熔点大概是183℃,比很多的无铅钎料的熔点都要低,因此降低无铅钎料的熔点成为首要问题。因为,锡铅钎料在中国和世界上早就开始使用了,大概是有几千年历史了,所以它有自己一套生产工艺流程。如果无铅钎料的熔点接近于锡铅的熔点,就可以照搬以前的生产模式,那么就可以节省时间,也减少了研发的价钱。
最后 ,润湿性能不够好成为一个大的问题。无铅钎料的润湿性能和锡铅钎料相比还是差的太多,即使价格公道便宜,工艺流程也适用于无铅钎料,但是润湿性能不好成为制约其使用的最大的问题[46]。论文网
1。5 无铅钎料发展趋势
如今,全球范围内的专家全部在研究无铅钎料,大致分为两类:二元无铅钎料、三元无铅钎料。二元无铅钎料里面有很多,比如Sn-Ag系、Sn-Cu系等等。在众多的二元钎料中,Sn-Ag系列的无铅钎料是在很多方面的性能是优越于其它钎料的,但是价格比较高,所以在使用上得到了限制,还有一个就是它的熔点比较高,所以,我们需要采取方法想方设法的降低熔点。