Sn-Pb系钎料的特点及应用

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：Sn-Pb钎料的应用有几千年的历史，是电子封装行业中应用最为成熟的钎料。图3-4-3为Sn-Pb二元合金相图。共晶成分Sn为61.9%、Pb为38.1%，共晶温度为183℃，共晶体由体心正方的β-Sn相和面心立方的α-Pb相组成。这还要从钎焊性能、成本因素等多方面综合考虑，因此一般在电子组装行业，生产实际应用最多的还是把共晶点附近成分的Sn-Pb合金作为钎料。

Sn-Pb钎料的应用有几千年的历史，是电子封装行业中应用最为成熟的钎料。图3-4-3为Sn-Pb二元合金相图。从图3-4-3可知：Sn-Pb二元合金构成的是有限固溶体的共晶相图。共晶成分Sn为61.9%、Pb为38.1%（质量分数），共晶温度为183℃，共晶体由体心正方的β-Sn相和面心立方的α-Pb相组成。共晶温度下，Sn在Pb中的固溶度为19.5%（质量分数），Pb在Sn中的固溶度为2.5%（质量分数）。室温时，Sn在Pb中的固溶度为2%～3%（质量分数），Pb在Sn中的固溶度仅为万分之几。

图3-4-3 Sn-Pb二元合金相图

图3-4-4给出了具有代表性的两种Sn-Pb钎料的组织，图3-4-4a为在白色的β-Sn相上分布微细板状的α-Pb相，两相相互交叠形成典型的共晶组织。图3-4-4b为在α-Pb相基体上弥散分布微细的β-Sn相，β-Sn相是冷却时固溶度减小而析出的产物。

图3-4-4 Sn-Pb钎料典型显微组织

a）Sn-37Pb b）Sn-90Pb

图3-4-5给出了Sn-Pb钎料物理性能和力学性能随合金成分的变化。从图3-4-5可知，Sn-Pb钎料合金的电导率是随铅含量的增加而降低的，因此可以说铅含量高的钎料的电阻率比锡含量高的钎料电阻率高。Sn-Pb钎料的力学性能则表现为在共晶成分偏高锡（Sn73%，质量分数）时力学性能最佳，而非共晶合金，但在实际应用时一般都选用共晶点附近成分的合金作为钎料（如Sn_-37Pb，Sn-40Pb等）。这还要从钎焊性能、成本因素等多方面综合考虑，因此一般在电子组装行业，生产实际应用最多的还是把共晶点附近成分的Sn-Pb合金作为钎料。

图3-4-5 Sn-Pb钎料的物理性能和力学性能

a）物理性能 b）力学性能

图3-4-6为Sn-Pb钎料在Cu表面上的铺展特性及流动性随合金成分的变化曲线。纯Sn、纯Pb和共晶合金钎料都具有良好的流动性，而在固液相温度区间最大处（Sn9.5%，质量分数）的合金流动性最差。随温度的升高，合金的铺展面积增大，特别是共晶成分的钎料合金，铺展面积最大，加上此成分钎料合金的表面张力小，流动性最好，力学性能优异。一般来说，Sn-Pb钎料对电子封装中的各种基板镀层（如Cu、Ni、Au等）均具有良好的润湿性和铺展能力。

Sn-Pb系钎料的特点及应用

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