目前，几乎所有的共晶无铅焊料都是锡基的。表格1.1对比了二元共晶无铅焊料和锡铅共晶焊料的熔点。表1.1二元共晶无铅焊料和锡铅共晶焊料Zn价格便宜且很容易获得，但是它会迅速形成一层稳定的氧化膜，导致波峰焊过程中出现大量残渣，更糟糕的是，由于这层致密氧化膜的存在，这种焊料的润湿性很差，因此，焊接时需要特殊的气体环境。对于Sn-Cu共晶焊料来说，仅含有质量分数为0.7%的Cu，所以焊料几乎是由纯Sn组成。......
2023-06-20
高温环境下的无铅焊料
【摘要】：目前除了70Au30Sn，还没有其他高温无铅焊料可以代替95Pb5Sn。70Au30Sn合金的共晶温度是280℃，所以可视作一种高温无铅焊料，但它的回流焊性能很差且成本很高。Sb-Sn合金也被认为是一种高温无铅焊料，但它们液相线和固相线之间的温差也很大。由于Si和Ge并不是金属，这些共晶焊料接头的力学性能可能相当差。因为该焊料不含Pb，因此它可作高温无铅焊料使用。
目前除了70Au30Sn，还没有其他高温无铅焊料可以代替95Pb5Sn。比共晶成分含有更高Ag或Cu含量的Sn-Ag或Sn-Cu系Sn基焊料的液相线和固相线之间具有较大的温差，当温差较大时，部分或不均匀熔化，因而其作为焊料是不理想的。70Au30Sn（原子百分含量）合金的共晶温度是280℃，所以可视作一种高温无铅焊料，但它的回流焊性能很差且成本很高。二元体系的Au-AuSb2共晶温度是360℃，然而它与Cu的润湿性还不清楚。Sb-Sn合金也被认为是一种高温无铅焊料，但它们液相线和固相线之间的温差也很大。Sn-Zn合金也有类似的问题。
在元素周期表中，Ge和Si属于同一族，Sn和Pb也属于同一族，所以，研究这些元素与贵金属组成的共晶合金是很有意义的，如共晶温度为356℃的Au-Ge合金。考虑到它们在Cu表面的润湿性，必须使用活性助焊剂来防止Ge或Si发生氧化。然而，这些共晶金属在凝固时体积会发生膨胀。当Ge和Si与贵金属化合并处于熔融态时，它们的液态结构相当紧凑。但是，凝固形成两相共晶结构时，Ge和Si具有疏松的金刚石结构。由于Si和Ge并不是金属，这些共晶焊料接头的力学性能可能相当差。为了解决这个问题，我们可以考虑用硅化物或锗化物代替Si或Ge，即研究硅化物与贵金属或者近贵金属的共晶结构。
由于Ge原子数含量为27%的Au-Ge二元合金的共晶温度为356℃，因此，Au-Ge-Co三元体系具有十分重要的研究价值。此外，Au-Co二元共晶的共晶温度为996℃。Co与Ge可形成几种锗化物，例如Co2Ge、CoGe和CoGe2。我们还不知道Au是否能与具有低共晶温度的锗化物形成共晶结构，然而，必须先研究它们的三元相图，计算出这种三元体系的共晶点，并找出可用的助焊剂。
考虑到小型化的发展趋势，倒装芯片焊料接头的直径尺寸应在50μm以下，如25μm。对于如此小的焊料接头，在回流温度下大约1 min，该接头可通过焊料反应完全转化为金属间化合物。本书7.3节将讨论Pd和Sn形成Pd-Sn化合物的快速反应。由于金属间化合物具有较高的熔点，当它形成以后，在回流温度下将不会被熔化。因为该焊料不含Pb，因此它可作高温无铅焊料使用。
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2023-06-20
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2023-06-20
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2023-06-26
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2023-06-26
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2023-06-19
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2023-06-26
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