高溫無鉛焊錫膏
1) Sn-Ag(-Cu)系
Sn-Ag系共晶成分為Sn3.5Ag,共晶點為221℃。此系列發(fā)展成熟的是Sn-Ag-Cu (SAC)系,Sn3Ag0.5Cu(SAC305)是此系列的經(jīng)典產(chǎn)品。這種合金具有優(yōu)良的物理性能和高溫穩(wěn)定性,其焊接后的連接強度與傳統(tǒng)錫鉛共晶焊錫相同,甚至更高。在剛剛開始推行無鉛化時,大多數(shù)廠商都會選擇SAC305。由于Ag價格的不斷攀升,各機構(gòu)都在致力研究含Ag在1%以下的低銀焊錫膏。
2004年,含Ag為0%~8%,Cu為0%~5%的SAC焊錫,此焊料可以滿足回流溫度但無法消除立碑效應。2006年,Ag為0.3% ~0.4%的Sn-Ag-Cu-P焊錫,其聲明具有和SAC305相同的可焊性、導電性、力學性能、并且可減少Ag與酸堿反應帶來的毒性問題。2010年,一種Sn-Ag基焊料,Ag含量為0.2%~1.0%,并添加微 量的Sb、Cu或Ni、Co、Fe、Mn、Cr、Mo或P、Ga、Ge。添加這些元素可以提高其機械強度,但若添量過高則合金的液相溫度也會隨之升高。
Koki研制的低銀焊錫膏組分為Sn0.1Ag0.7Cu0.03Co,熔點為217~227 ℃。銀添加量的減少,使得產(chǎn)品市場波動性降低。鈷可防止由熱循環(huán)導致的組織變化,可保持組織致密,抑制時效性金屬間化合物的偏析及凝聚,成本比SAC305減少10%~20%。Genma開發(fā)的低成本無銀焊錫其組分為Sn0.7Cu0.03Ni0.01Co0.005Ge,熔化溫度為226~228℃,添加鎳和鈷可以提高焊錫的強度和可靠性,其成本比SAC305減少54%。
Sn-Bi-Ag(Cu)系
Sn-Bi-Ag合金的共晶成分為Sn58Bi0.3Ag。Hiroshi Ohtani等研究發(fā)現(xiàn):其熔點接近Sn-Bi合金,當Bi含量接近50%時,其固液相區(qū)溫度間隔小于10 ℃;當Ag的含量大于2%時,生成金屬間化合物Ag3Sn。 Sebo等對Sn100-x Bi10Agx (x=3%-10%)焊料進行了研究,發(fā)現(xiàn)Cu3Sn層僅存在于Cu基界面處,Cu6Sn5存在于基質(zhì)界面及焊料內(nèi)部,Ag僅僅存在于Ag3Sn中。 Ag含量的改變不會顯著改變其接頭的微觀結(jié)構(gòu),但Ag3Sn的尺寸會隨Ag的增加而長大;Cu3Sn層的厚度會隨Ag的增加而減小。由于Ag為貴金屬,會添加微量的Cu來代替Ag。
低溫無鉛焊錫
Sn-Bi系
Sn-Bi合金共晶(Sn58Bi)點為139 ℃,采用這種焊料的實裝溫度可降到200℃以下。Sn-Bi系無鉛焊料具有熔點低、潤濕性良好的優(yōu)點,Sn58Bi共晶合金應用于主板封裝已經(jīng)超過20年。但由于其易偏析,焊接接頭容易剝落等缺陷限制其應用范圍。
助焊劑
助焊劑主要由活性劑(松香、有機鹵化物等)、表面活性劑(以烷烴類或氟碳類等表面活性劑為主)和溶劑組成。除以上組分外,助焊劑往往根據(jù)具體的要求而添加不同的添加劑,如成膜劑、抗氧化劑、緩蝕劑、消光劑、阻燃劑、觸變劑等。
目前SMT軟釬焊工藝生產(chǎn)中使用的助焊劑,根據(jù)其后繼清洗工藝分為溶劑清洗型、水清洗型和免清洗型3種。