焊锡的定义

  一般来说，焊锡是由锡（融点232度）和铅（熔点327度）组成的合金。  其中由锡63％和铅37％组成的焊锡被称为共晶焊锡，这种焊锡的熔点是183度。   当锡的含量高于63%,溶化温度升高,强度降低.当锡的含量少于10%时,焊接强度差,接头发脆,焊料润滑能力变差.最理想的是共晶焊锡.在共晶温度下,焊锡由固体直接变成液体,无需经过半液体状态.共晶焊锡的熔化温度比非共晶焊锡的低,这样就减少了被焊接的元件受损坏的机会.同时由于共晶焊锡由液体直接变成固体,也减少了虚焊现象.所以共晶焊锡应用得非常的广泛.   常用的焊锡是锡铅合金焊锡：无锡圣岛 www.wx-sd.cn

     纯锡Sn(Stan-num)为银白色，有光泽，富有延展性，在空气中不易氧化，它的熔点为232℃。锡能与大多数金属熔融而形成合金。但纯锡的材料呈脆性，为了增加焊料的柔韧性和降低焊料的熔点，必须用另一种金属与锡融合，以缓和锡的性能。 纯铅Pb(Plum-bum)为青灰色，质软而重，有延展性，容易氧化，有毒性，纯铅的熔点为327℃。 当锡和铅按比例融合后，构成锡铅合金焊料，此时，它的熔点变低，使用方便，并能与大多数金属结合。   焊锡的熔点会随着锡铅比例的不同而变化，锡铅合金的熔点低于任何其它合金的熔点。优质的焊锡它的锡铅比例是按63%的锡和37%的铅配比的，这种比例的焊锡，其熔点为183℃。有些质量较差的焊锡熔点较高，而且凝固后焊点粗糙呈糠渣状，这是由于焊锡中铅含量过高所致。  合金成份    熔点℃    松香含量％    用途                                           Sn63/Pb37    183    1.0-3.0    熔点最低,抗拉强度与剪切强度高,润湿好,适用于高档电子产品或高要求的电子﹑电气工业使用。                                                                    Sn60/Pb40    183-190   Sn55/Pb45    183-203     一般电子﹑电气﹑玩具行业使用。     Sn50/Pb50    183-216   Sn45/Pb55    183-227     使用于制罐业﹑汽车制造业﹑保险丝及要求不高的焊接场所或作其它用途。 Sn40/Pb60    183-238             Sn35/Pb65    183-247             Sn30/Pb70    183-255           无铅选择：锡/银/铜/铋系统          锡/银/铜/铋的******化学成分，从SMT制造的观点来看，是很有用的，特别是因为它提供较低的回流温度，这是需要的关键 所在。            ******化学成分      在锡/银/铜/铋系统中的三个元素都会影响所得合金的熔点1,2。目标是要减少所要求的回流温度；找出在这个四元系统中每个元素的******配剂，同时将机械性能维持在所希望的水平上，这是难以致信的复杂追求，也是科学上吸引人的地方。      以下是在实际配剂范围内一些有趣的发现(所有配剂都以重量百分比表示)：             熔化温度随着铜的增加而下降，在0.5%时达到最小。超过0.5%的铜，熔化温度几乎保持不变。   无锡圣岛 www.wx-sd.cn

          类型地，当增加银时熔化温度下降，在大约3.0%时达到最小。当银从3.0%增加到4.7%时合金熔化温度的减少可以忽略。             铋对进一步减少熔化温度起主要作用。可是，可加入的铋的量是有限的，因为它对疲劳寿命和塑性有非常大的破坏作用。 适当的铋的量大约为3~3.5%。       美国专利 5,520,752 透露了一种从锡/银/铋/铜所选的无铅合金：在重量上，大约86~97%的锡、大约0.3~4.5%的银、大 约0~9.3%的铟、大约0~4.8%的铋和大约0~5%的铜。3       在3.0~3.1%的铋和3.0~3.4%的银、0.5%的铜时，最有效地增加疲劳寿命。再增加任何铜都不会影响疲劳寿命。      当铋保持在3~3.1%和铜在0.5~2%时，3.1%的银是达到******疲劳寿命的最有效的配剂。      在系统化设计出来的化学成分之中，显示所希望性能的最好平衡，即，熔化温度、强度、塑性和疲劳寿命。            基本的特性与现象      基于Sn/Ag与Sn/Cu的二元相图，银与锡之间的相互作用形成一种Ag3Sn的金属间化合物，而铜与锡反应形成Cu6Sn5的金属间化合物。对锡/铋相互作用，预料铋原子作为替代原子进入晶格位置达1.0%；超过1.0%之后，铋原子作为独立的第 二相沉淀出来。      铋的角色是非常“有力的”2。人们认为，铋的沉淀 - 强化机制通常遵循Mott和Nabbaro应力场理论1,2，因为所测得的合 金强度与铋的沉淀体积分数成比例关系。这说明铋沉淀物的强化作用主要来自长期内部应力。      93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu可能具有最细的微结构特征尺寸，这解释了它的高疲劳寿命和塑性。银含量高于大约3%预料会增加Ag3Sn颗粒的体积分数，结果强度更高但塑性和疲劳寿命更低。所观察到的高含银量的较低疲劳寿命与较大的Ag3Sn颗粒有关，它使Ag3Sn颗粒体积分数更高。据推测，在含有3~3.4%的银和3~3.1%的铋的锡/银/铜/铋系统中，0.5%的铜最 有效地产生适量的、具有最细的微结构尺寸的Cu6Sn5颗粒，因此得到高的疲劳寿命、强度和塑性。            与63Sn/37Pb的比较      ******的化学成分(93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu)提供较高的强度，以及比Sn63/Pb37高出大约200%的疲劳寿命。 无锡圣岛 www.wx-sd.cn

           与96.5Sn/3.5Ag的比较      93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu具有209° ~ 212°C的熔点温度，比共晶的96.5Sn/3.5Ag低9°C。比较它们基本的机械性能， ******成分在强度和疲劳寿命上表现较好，如高出大约155%的疲劳寿命。它的塑性比96.5Sn/3.5Ag低，但足够。            与99.3Sn/0.7Cu的比较      93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu比99.3Sn/0.7Cu表现出好得多的强度与疲劳寿命，但塑性较低。其熔点温度比96.5Sn/3.5Ag 低15°C。            与Sn/Ag/Cu的比较      甚至是与锡/银/铜系统中的******性能的化学成分(95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu)相比较时，93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu表现出高得多 的强度(屈服强度与抗拉强度)。其疲劳寿命较低，但还是优越于其它二元焊锡。      锡/银/铜/铋系统超过锡/银/铜系统最重要的优点是较低的熔化温度。******成分提供比锡/银/铜共晶熔点(216 ~ 217°C)低至少5°C。这种锡/银/铜共晶合金熔化温度还太高，不能适应当今SMT结构下的各种电路板的应用(熔化温度低于215°C更现实一 点)。          推荐      熔化比锡/银/铜共晶合金低几度，锡/银/铜/铋化学成分在表面贴装制造中处于优势的位置。考虑到各种印刷电路板(PCB) 装配与过程窗口的要求，具有低于215°C熔点的合金对保持已建立的SMT结构的可制造性是必要的。      锡/银/铜/铋系统中******的无铅焊锡化学成分是93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu。它具有比63Sn/37Pb更高的强度和疲劳阻抗，

而塑性方面也不逊色。其相对较低的熔化温度(209~212°C)、狭窄的粘滞范围(小于或等于3°C)和熔湿(wetting)性能特别适合于作为表面贴装应用中的63Sn/37Pb的替代品。该合金也具有比任何二元合金(63Sn/37Pb或96.5Sn/3.5Ag或99.3Sn/0.7Cu) 更高的强度。       93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu是值得考虑与评估的63Sn/37Pb替代候选合金。  无锡圣岛 www.wx-sd.cn