焊料的认证与选用

熔化温度范围，℃
固相线，约 液相线约
183
215
183
192
183
183
183
183
183
190
183
203
183
215
183
221
185
235
185
245
185
255
185
267
185
279
268
301
320
325
相对密度
选择应用说明
7.4 8，1 8.4 8.4 8.5 8.7 8.9 9.1 9.3 9.5 9.7 9.9 10.2 10.7 11.2
锡银二元合金焊料的相图
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锡铜二元合金焊料的相图
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SnAgCu合金相图
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无铅焊料－高温系列
高温系列无铅焊料(230-350OC)
合金体系 Alloy System Sn-Sb
Sn-Au
化学组成 Composition(wt%) Sn-5Sb
Sn-80Au
Sn-Zn Sn-Bi-Zn Sn-Bi-In
Sn-9Zn Sn-52In Sn-20Bi-10In
198.5(e) 189~199(e) 143—193
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锡锌二元合金焊料的相图
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无铅焊料－中等温度系列
中等熔点温度范围的无铅焊料 (200-230OC)
合金体系 Alloy System Sn-Ag
化学组成 Composition(wt%) Sn-3.5Ag
Sn-Ag-Bi
Baidu Nhomakorabea
Sn-3.5Ag-3Bi
Sn-7.5Bi-2Ag
Sn-Cu
Sn-0.7Cu
Sn-Ag-Cu
Sn(3～4）Ag(0.5～0.7）Cu
GB/T 3131-2001
63/37 锡（wt％） AA级：62.5～63.5 A级：62.0～64.0 B级：61.5～64.0 60/40 锡（wt％） AA级：59.5～60.5 A级：59.0～61.0 B级：58.5～61.0
IPC J-STD 001D-2005 63/37 锡（wt％） 61.5～64.5， SnPb36Ag2
3 焊料的主要技术指标－物理性能
z熔点（液相线和固相线） z熔化温度范围 z润湿性 z电导率 z热膨胀系数 z延展性
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3 焊料的主要技术指标－机械力学性能
z抗拉强度 z剪切强度 z热机疲劳性能 z蠕变性能 z金属学组织稳定性
邮电、电气、仪器高温焊接用 专门焊料,焊接锌和镀层金属 电子,电气(印刷线路)波峰焊用
电子,电气一般焊接.机械,器具焊接.散热浸焊,电缆 接头用
机械制造焊接,灯泡焊接
散热器芯片焊R接eliability Makes Classic
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主要锡铅焊料合金
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不同体系的特点性能比较
典型组装工艺所用合金性能特点比较
Alloy SnCu
Shortages 熔点高，强度差，润湿性稍差
Advantages 价格低，易于维护
SnAg SnAgCu (Sb) SnAgBi (Cu)
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标准焊料合金 焊料合金与杂质成分的检测分析方法
z参考标准 z前处理方法 z仪器检测 z焊料检测中的常见问题
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主要内容
z焊料概述 z主要焊料合金 z主要性能指标 z焊料的检测分析方法 z锡渣来源与控制 z焊料的选用
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1 焊料概述－作用
•BGA球、FC凸台/芯片键合/粘接
•引线框架表面可焊性镀层/元器件外引线表面镀层
参考标准
GB/T 10574-2003（锡铅焊料化学分析方法） GB/T 3260-2000（锡化学分析方法） 其它相关标准
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前处理方法
有铅焊料锡含量检测（碘酸钾滴定法）： 酸溶解 还原铁粉还原 加入指示剂
标准化的无铅焊料
IPC J-STD 006B-2006
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标准化的无铅焊料
JIS Z3282-2006
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Sn-Ag-Cu-Sb Sn-2Ag-0.8Cu-0.5Sb
熔点范围 Melting Range 221(e) 221~226 207~212 227(e) 217（e）
216～222
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标准化的无铅焊料
ISO 9453-2006
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3 焊料的主要技术指标－杂质含量
杂质含量对锡铅焊料性能的影响
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4 焊料的检测
标准合金： 只测试其化学成分，其它数据可查资料获得（NIST）。
新型合金： 物理性能的测试 熔点（液相线、固相线）－－－－测试方法 ：DSC 润湿性－－－ － －－ －－－－测试方法：润湿天平法 电导率 热膨胀系数 延展性 力学性能测试： 抗拉强度/剪切强度－－－－－按照JIS Z3198－2003检测 热机疲劳性能 蠕变性能 金属学组织稳定性 可靠性试验： 焊点可靠性评估、兼容性试验
化学组成 Composition(wt%)
Sn-Bi Sn-In
Bi-In
Sn-58Bi Sn-52In Sn-50In Bi-33In
熔点范围 Melting Range
138(e) 118(e) 118~125 109(e)
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成本高、熔点高 成本高、熔点稍高 Fillet lifting,非共晶
可焊性与可靠性好 可焊性与可靠性好 熔点低、润湿性性与可靠性好
SnZn（Bi）
锡膏寿命短 ，润湿性差，易于氧化，锡 熔点温度与Sn-Pb接近/疲劳性能
渣多，易于腐蚀
好/成本低
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/PCB表面保护层(HASL)/PCB级组装焊点
Reliability Makes Classic
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1 概述－－焊料的起源
Sn-Pb焊料已经使用几千年历史 Sn-Cu/Sn-Bi/Sn-Ag等二元合金是最早的无铅焊料，最少也有几十年的历
无铅焊料的分类
目前已经有超过200（？）个无铅焊料的专利，由于性能与 价格方面的原因，只有其中一小部分可以实用化。
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无铅焊料－低温系列
熔点低于180℃的无铅焊料
合金体系 Alloy System
杂质检测： 无机酸溶解 微波消解 其它可靠的前处理方法
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熔点范围 Melting Range 232~240
280(e)
Die－attach （Sn10Pb90），For this particular high power, high temperature application it is not yet possible to propose a suitable lead-free alternative.（RoHS ,exempt for Pb>85％）
60/40 锡（wt％） 58.5～61.5
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铸造锡铅焊料熔化温度、相对密度、应用说明 GB8012
代号
90A 70A 63AA 63A 60A 55A 50A 45A 40A 35A 30A 25A 20A 10A 2A
IPC J-STD 001D-2005(包涵无铅) ISO 9453-2006(包涵无铅)
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2 业界使用的主要焊料
目前电子行业使用的焊料主要有 锡铅焊料： Sn63Pb37，SnPb36Ag2，Sn60Pb40 无铅焊料： SnAgCu(e)，SnCu0.7(Ni)，Sn42Bi58，SnZn9， SnAgCu－X（X＝Sb，In，Ce，Ni，Bi）
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2.1 主流的锡铅焊料
合金主成分-有铅焊料
GB/T 8012-2000 JIS Z3282-2006 IPC J-STD 006B-2006 ISO 9453-2006
63/37 锡（wt％） 62.5～63.5，SnPb36Ag2 60/40 锡（wt％） 59.5～60.5
锡铅共晶焊料的相 图：
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2.2 目前主要的无铅焊料
无铅焊料的分类 不同体系的特点与性能比较
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焊料的认证与选用
中国赛宝实验室
中国赛宝实验室
China Ceprei罗La道bor军atories Group 0（08信6-息20产872业37部16电1,l子uo第dj@五ce研pr究ei.所com）
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史。
Sn－Pb相图
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1 概述 －焊料的标准
国家标准 GB/T 8012-2000 （锡铅钎料） GB/T 3131-2001（锡铅焊料） GB/T 20422-2006(无铅钎料)
日本标准 JIS Z 3282-2006 (包涵无铅) 国际标准 IPC J-STD 006B-2006(包涵无铅)
锡铋二元合金焊料的相图
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无铅焊料－SnPb等价系列
熔点温度与锡铅共晶合金相当(180-200℃)
合金体系 Alloy System
化学组成 Composition(wt%)
熔点范围 Melting Range