Sn-Zn-Al系無鉛焊料的研究.pdf

1、在傳統(tǒng)電子行業(yè)中，Sn37Pb，Sn40Pb合金是廣泛應用于微電子封裝及電子產(chǎn)品組裝的釬焊連接材料，在所有的電子釬焊材料中占據(jù)統(tǒng)治地位。然而Pb是一種有毒物質(zhì)，含鉛焊料的大量使用會給生態(tài)環(huán)境帶來了嚴重的威脅。隨著RoHS指令(關于在電子電氣設備中限制使用某些有害物質(zhì)指令)和WEEE指令(關于廢舊電子電氣設備指令)在歐盟議會獲得批準，電子產(chǎn)品在2006年7月1日后禁止含Pb,，因此，開發(fā)新型無鉛焊料勢在必行。 Sn-Zn系焊料由于

2、熔點最為接近傳統(tǒng)焊料而備受關注。然而由于Sn-Zn系合金的潤濕性、抗氧化性問題并沒有得到根本解決，在實際生產(chǎn)中往往要求增加焊劑活性或氣氛保護以幫助焊料獲得良好的潤濕。如果這些問題得不到解決，這種焊料難以被廣泛應用。 本文以Sn-Zn-Al合金為研究對象，在Sn9Zn，Sn7Zn二元合金的基礎上加入微量的Al，以提高合金的潤濕性和抗氧化性為主要研究目標，綜合考慮合金的抗腐蝕性、熔點、熔程和力學性能，對Sn-Zn-Al合金進行優(yōu)化。

3、 在Sn9Zn和Sn7Zn中加入20～90ppmAl可以提高合金的抗氧化性能。在Zn含量不變的情況下，隨著Al添加量的增加，合金的抗氧化性能提高。其原因是Al具有較高的活性，易于在合金熔體表面偏聚，形成的氧化膜Al<,2>O<,3>具有較好的致密性，抑制了合金基體的進一步氧化。相同Al含量的Sn-7Zn-xAl合金的抗氧化性能優(yōu)于Sn-9Zn-xAl。這是因為Zn是易于氧化的元素，形成的ZnO膜較為疏松，不具保護性，因而氧化物隨

4、保溫時間的延長不斷增加。微量Al添加后在改善了合金的抗氧化性的同時也提高了合金的潤濕性，并且隨著Al添加量的增加，潤濕性呈現(xiàn)先提高后降低的趨勢。這是因為少量Al的添加后，合金熔體的表面張力降低，潤濕性提高，然而隨著Al的進一步添加，更為致密的氧化層不易被助焊劑去除，潤濕性反而下降。 Sn-Zn-Al焊料的鹽霧腐蝕以晶間腐蝕為主。20～90ppmAl添加后，Sn-9Zn-xAl的耐腐蝕性能下降，Sn-7Zn-xAl耐腐蝕性能略有提

5、高，這主要是因為Al的添加使Sn-7Zn-xAl的晶粒變大，而使Sn-9Zn-xAl晶粒尺寸變小。Sn-Zn-Al焊料腐蝕后主要生成富Zn的腐蝕產(chǎn)物。具有較高Zn含量的合金腐蝕速度較快，這主要是由于Zn是一種活潑元素，而合金中的Zn主要以富Zn相的形式存在，因此這些Zn相容易被優(yōu)先腐蝕。 Sn9Zn和Sn7Zn中20～90ppm Al的添加使合金的熔點略有提高，熔程略有增加。同時，Al的添加使Sn-9Zn-xAl合金的塑性大幅提