自適應無鉛焊料研發及其連接可靠性研究

电子工业的飞速发展以及人们环保意识的提高迫切要求发展无铅焊料，无铅焊料焊点组织中普遍存在的金属间化合物往往引起连接性能恶化，甚至导致电子器件失效。因此，对焊点组织中金属间化合物的形成进行控制是提高其连接可靠性的关键。本项目从焊点服役过程热力耦合循环作用入手，创造性地提出了发展自适应无铅焊料的新思路：通过焊料组分选择及成形工艺控制，使其在焊料组织中生成具有形状记忆性能的金属间化合物。通过研究多元Sn-Ag-Zn-Bi-X合金凝固过程及连接界面反应中金属间化合物的析出与演化规律，建立焊点凝固、界面反应及服役过程的组织选择图，从中确定符合工业标准的自适应无铅焊料配方及成形工艺。该项目对避开国际上无铅焊料专利和绿色电子产品保护壁垒、实现无铅化电子封装和确保组装件可靠服役具有重要的意义。

1、高性能Sn-Ag-Zn自适应无铅焊丝（棒）

1.1 成分 Ag 3.0-3.7 Zn 0.5-1.5 Ce 0.01-0.05 Sn余量 抗拉强度 74.0 MPa 熔点 215.7 oC 延伸
率 29-33%
1.2 成分 Ag 3.0-3.7 Bi 1.0-4.2 Zn 0.5-1.5 Ce 0.01-0.05 Sn余量抗拉强度 68.5 MPa 熔点
205.1 oC 延伸率 28-35%

2、低成本高性能Sn-Ag-Zn自适应无铅焊丝（棒）（与SAC305性能相当，原材料成本下
降40%）

2.1 成分 Bi 1.0-4.2 Ag 0.1-0.7 Zn 0.5-1.5 Sn余量 抗拉强度 68.0 MPa 熔点 209.5 oC 延伸率
33%
2.2 成分 Ag 0.1-0.5 Zn 0.5-1.5 Ce 0.01-0.05 Sn余量 抗拉强度 28.6 MPa 熔点 196.3 oC 延伸
率 28-35%

3、高性能Sn-Ag-Zn自适应无铅焊膏

3.1 成分 Ag 3.0-3.7 Zn 0.5-1.5 Ce 0.01-0.05 Sn余量 助焊剂 8-12
抗拉强度 76.0 MPa 熔点 215.1 oC 延伸率 29-38%
3.2 成分 Ag 3.0-3.7 Bi 1.0-4.2 Zn 0.5-1.5 Ce 0.01-0.05 Sn余量助焊剂 8-12抗拉强度 68.5
MPa 熔点 205.2 oC 延伸率 28-35%

4、低成本高性能Sn-Ag-Zn自适应无铅复合焊膏

4.1 成分 Bi 1.0-4.2 Ag 0.1-0.7 Zn 0.5-1.5 Cu 0.01-0.05 Sn余量助焊剂 8-12抗拉强度 75.0
MPa 熔点 209.2 oC 延伸率 33-38%
4.2 成分 Ag 0.1-0.5 Zn 0.5-1.5 Ce 0.01-0.05 Cu 0.01-0.05 Sn余量助焊剂 8-12抗拉强度
42.6 MPa 熔点 195.3 oC 延伸率 32-39%