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电子焊料无铅化”的多元化发展
2021-01-29 [1273]

  经过数十年的无铅化发展,焊料行业已经来到了更加个性化的发展阶段。但是到目前为止,现有的无铅焊料都存在有这样或那样的问题,相关的研究还有非常广阔的发展空间。华中银焊条焊料从发明到使用,已有几千年的历史。Sn-Pb焊料以其优异的性能和低廉的成本,得到了广泛的使用。但是,铅及其化合物属于有毒物质,长期使用会给人类生活环境和自身健康带来危害。为了尽可能减少铅等重金属对环境的污染和对人类的的侵害,欧美国家在2006年7月1日起全面实行电子产品无铅化,中国也同样在2006年7月1日起要求投放市场的国家重点监管目录内的电子住处产品不能含有铅的成分。因此电子焊接中所使用的焊料将逐步摒弃传统的锡铅合金而采用几乎纯净的锡。但是到目前为止,还没有研究出满意的替代Sn-Pb体系焊料的无铅焊料,现有的无铅焊料都存在有这样或那样的问题。

 

  经过数十年的无铅化发展,焊料行业已经来到了更加个性化的发展阶段,将根据电子组装方案的不同进入自由选择焊接材料的时代。根据ITRI在2013年及2015年发布的全球焊料技术线路图中,我们可以看到当前焊料发展方向主要有低银或无银高性价比焊料、低温无铅焊料、高温无铅焊料、高可靠性无铅焊料及更微细化焊料等。

 

  低银或无银高性价比焊料

  伴随着2006年银价开始急剧的攀升,行业开始大量着力于通过改善低银焊料合金性能,减少焊料中银的含量来降低组装成本。很多电子组装企业通过大量验证性导入实验,在满足产品质量要求的前提下,逐步的切换成低银或无银焊料系列产品。当然,在很多电子行业依然在使用高银焊料,比如通讯电子、汽车电子、医疗电子等。

 

  高温无铅焊料

  为了满足日益临近的法规要求及特殊环境下工作要求,应用于半导体封装及发动机控制模块的高铅焊料及油井井内电子将需要更好的高温无铅焊料来替代。目前行业已经开发出复合焊料及其它金属基焊料作为备选材料。

 

  高可靠性无铅焊料

  随着汽车电子化,机电一体化的发展,这些与生命安全紧密相关的控制电子,对电子产品可靠性的要求将会越来越高。比如近年来,行业多个机构联合协作,开发出了耐热疲劳及抗震性能更高的高银无铅焊料合金。目前,行业相关研究机构仍在开发更多高可靠性无铅焊料合金以满足日益增长的需求。

 

  微细化焊料

  随着消费类电子产品向空间更小的方向发展,3D封装提供了解决方案,同时需要更细小的BGA锡球、更细颗粒的锡膏来满足更精密组装的需求。

 

  低温无铅焊料

  低温无铅焊料主要应用于焊接表面承受温度较低的场合。低温无铅焊料的主要特点是能在183℃以下进行焊接,对元件适应性强,具有良好的耐热循环疲劳性,节约能源。但早期无铅焊料研究时,由于In资源的匮乏,所以Sn-In系焊料应用领域有限;由于Sn-Bi系焊料发生塑性变形时,延伸率很低表现出脆性;另外在80°至125°服役时,铋系组织容易粗大化,晶粒粗化造成焊料强度降低脆性增加等可靠性风险大的原因而没有被行业广泛认可。但这方面的研究正越来越成为热点和方向。而且由于LED焊接及散热模块必须在低温下焊接才能满足产品工艺要求,所以低温无铅焊料在这样的领域已经有很好的应用。