Sn-Zn系无铅钎料润湿性的研究进展.pdf

学兔兔 么 专题综述 ·蜉掳 Sn—Zn系无铅钎料润湿性的研究进展 南京航空航天大学材料科学与技术学~(210016) 韩若男 薛松柏 叶 焕 胡玉华 摘要 综合分析了sn—zn系无铅钎料润湿性能的研究现状。分析了该系钎料润湿性能不足的原因，总结_『影 响Sn-zn系钎料润湿性能的若干因素，归纳了改善sn。zn钎料润湿性能的主要途径及其研究现状。最后，对sn—zn 钎料的发展趋势进行了总结与展望。 关键词： Sn—Zn 无铅钎料 润湿性 中图分类号： TG425．1 金钎料在固体基板表面上铺展的能力，熔融的钎料能 0 前 言 否与基板形成良好的润湿是能否完成焊接的关键。 为了避免铅元素的污染问题，在全世界范围内开 与Sn—Pb钎料相比，Sn．zn系无铅钎料的润湿性能较 始限制使用甚至禁止使用有铅钎料，研究新型的无铅 差。存在润湿不良和润湿不均两种缺陷。针对润 钎料已成为当今需要探索、攻克的课题之一，尤其 性能不良，国内外学者进行了一系列的研究，斤建、 2006年7月1日欧盟WEEE／RoHS指令的开始实施， 各种钎料的润湿模型来研究钎料的润湿行为，常 的 更是加快了钎料无铅化的进程。当前，主要研究的无 模型有四种：分子动力模型、粘性耗散模型、化学反 铅钎料系主要有Sn．zn，sn—Ag，sn—cu，Sn—Bi等二元合 模型、扩散模型。sn—zn钎料的润湿行为主要发生 金体系以及 Sn—Ag—cu，sn-zn—Bi，sn-Ag—Bi，sn—zn—Ag 两种基板上：一种是在印刷电路板的金属焊盘 f ；” 等三元合金体系。其中，sn．zn系钎料的基本组员来 一 种是倒装芯片技术中的UBM。钎料与基板表 发 源广泛，含量丰富，成本较低，合金本身具有较高的力 生润湿行为时，包含了两种润湿机制：一种是物 洲 学性能。因此，该系共晶合金在成本和力学性能方面 湿；另一种是反应润湿(Reactive Wetting)。埘于这 比其他合金更具优势¨J。另外，sn．zn二元共晶合金 种机制，文献都有较深入的报道，对于反应润湿的报 熔点较低，约为198．5℃，比较接近Sn—Pb合金的熔 道尤其集中。根据 Young—Dupre方程 知，乍T料的 化温度，被认为是最有可能替代传统sn—Pb钎料的无 表面张力越大，润湿性能越差。Baker等人 发现J 铅钎料合金之一。但是，sn—zn系无铅钎料zn元素表 几种钎料的表面张力值，其中Sn一9Zn钎料的农向张 面张力较大，Sn，zn又容易被氧化，在熔体表面形成氧 力高于其它的几种钎料，所以sn—zn钎料润湿性差的 化物层，阻碍熔体的流动，导致钎料的润湿性能较差， 原因之一就是zn活性较大导致钎料表面张力较人， 限制了该钎料的广泛应用。目前，国内外学者针对Sn． 如表1所示。另外一个原【大1是 Sn—Zn系钎料焊接 zn钎料的润湿性能的不足展开了一系列研究，并取得 时，钎料中Sn，z- 容易氧化，魏秀琴等人 研究太 了一定的进展。文中针对Sn．zn无铅钎料的润湿性及 明，Sn，Zn的氧化产物SnO。和ZnO会漂浮往熔体丧 界面问题进行评论和分析，为无铅钎料的开发和研究 面，热力学性质稳定的ZnO不容易被除净， 熔体 提供数据支撑。 钎料表面形成了ZnO包覆层，这妨碍了熔体 材 上流动，比因钎料表面张力的增加而引起的流动