无铅焊料知识

无铅焊料力学性能

电子装联中釺焊接头(或称焊点)不仅起到电连接(传输电信号)的作用，同时起到机械连接的作用，因此釺料合金须具备足够的力学性能。

结论：绝大多数无铅焊料的弹性模量、屈服强度、抗蠕变性能高于或相当于Sn-Pb焊料，但延伸率（即韧性）相对较低。

无铅焊料显微组织

与Sn-Pb共晶（富Sn相+富Pb相）的显微组织不同，常用无铅焊料的显微组织为富Sn相基体+SnCu或SnAg或SnAgCu金属间化合物。

Sn_Pb共晶 Sn_Ag共晶

Sn_Ag_Cu共晶Sn_Cu共晶

无铅焊料润湿性能

熔融态焊料合金在固态金属(如铜)表面的润湿与铺展是形成有效连接的必须条件。焊料合金的润湿性能有多种表达方式，润湿角是其中一种。润湿角越小，润湿性能越好。

结论：所有无铅焊料的润湿性能均低于Sn-Pb焊料。因此无铅焊接工艺中釺剂的选择非常重要。建议通过对不同焊剂进行充分测试来进行选择。

NCMS(美国国家制造科学研究中心)提出的无铅焊料性能的评价标准

性 能 可接受水平

液相线温度 <225℃

熔化温度范围 <30℃

润湿性（润湿称量法） F max>300μN，t0<0.6s，t2,3<1s 铺展面积 >85%的铜板面积

热机疲劳性能 >Sn/Pb共晶相应值的75%

热膨胀系数 <29ppm/℃

蠕变性能（室温下167小时内导致失效所需的应力值）>3.5Mpa

延伸率（室温，单轴拉伸） >10%

无铅焊料的品种和特点

分 类 规 格 熔点（o C） 特 点

Sn-Ag系列 Sn96.5-Ag3.5 221 Sn-Ag系列 Sn95-Ag5 221-245 Sn-Ag系列 其它合金比例 220-245

高强度，抗蠕变，力学性能良好，可焊性良好，热疲劳可靠性良好，最适宜用于含银件焊接

Sn-Cu系列 Sn99.5-Cu0.5 200-227

Sn-Cu系列 Sn99-Cu1.0 200-230 Sn-Cu系列 其它合金比例 200-230

熔点最高，力学性能略差，但制造成本低

Sn-Ag-Cu系列 Sn96.5-Ag3-Cu0.5 217

熔点低，其可焊性和可靠性比前者两系列

更好，应用较广泛

Sn-Sb系列 Sn95-Sb 232－240

Sn-Sb系列 Sn99-Sb 234

高强度，可焊性好Sn系列 Sn100 232 针对工艺品的焊接合金成份 熔 点 评 价

Sn/Cu0.7227℃

成本低、熔点高，润湿性差、毛细作用力小、疲劳特性差，可用于较低要求的焊接场所

Sn/Cu0.7/Ag0.3217-227℃

Sn/Cu系列合金，润湿性较Sn/Cu0.7好，但各项性能仍劣于Sn/Ag3/Cu0.5系列合金

Sn/Ag3.5221℃

成本较高，在用传统无铅焊料，有可能因为银相变化而无法通过可靠性试验

Sn/Ag3/Cu0.5-0.7 217-218℃

成本较高，各项性能良好，目前选用厂家最多的无铅焊料（据统计，超过60%的在用厂家使用此合金）

Sn/Ag2.5/Cu0.8/Sb0.5217℃

AIM专利产品，CASTIN®合金，各项性能良好，熔点较Sn/Ag3/Cu0.5更低，且更细晶格的合金

Sn/Ag4/Cu0.5-0.7 217-218℃

无专利问题，成本较Cu/Ag3/Cu0.5高，各项性能良好，目前在用无铅焊料

Sn/1.0Ag/4.0Cu217-353℃ 防止被Cu腐蚀，高温用

Sn/2.5Ag/1.0Bi/0.5Cu214-221℃ SnAgCuBi系推荐产品，属Oatey专利产品