Al和Nd对Sn-Zn基无铅钎料波峰焊抗氧化性研究.doc

  Al 和 Nd 对 Sn-Zn 基无铅钎料波峰焊抗 氧化性研究# 陈旭，周健，薛烽** 5 10 （东南大学材料科学与工程学院，南京 211189） 摘要：为提高 Sn-Zn 基无铅钎料抗氧化性尤其是波峰焊条件下的抗氧化性，通过合金化的方 法在 Sn-9Zn 钎料基础上添加少量合金元素 Al、Nd 得到三元及四元合金钎料，比色分析和氧 化层形貌分析结果表明，Al 元素显著提高 Sn-9Zn 合金静态抗氧化性能，Nd 元素的加入进一 步改善 Al 氧化膜的完整性。通过对模拟波峰焊所得泡沫状混合物金相及扫描电镜分析，结 果表明：该混合物内包含基体合金、气孔和氧化物，氧化物在合金基体内形成细小的富氧区 域。Al 和 Nd 元素复合添入后，即时在钎料表面形成氧化层阻碍钎料流体与氧气直接接触， 泡沫状混合物内氧化物含量显著降低。 关键词：无铅钎料；波峰焊；Al；Nd；抗氧化性 中图分类号：TG425+.1 15 Investigation on oxidation resistance of Sn-Zn lead free solder alloys with Al and Nd in wave-soldering CHEN Xu, ZHOU Jian, XUE Feng (School of Materials Sciense and Engineering, Southeast University, NanJing 211189) 20 25 30 35 40 Abstract: Trace elements Al and Nd are added into Sn-9Zn alloys in order to improve the oxidation resistance of the solders in wave soldering. The surface of oxidation film and foamy mixture generated in wave soldering are examined by colorimetric analysis，optical microscopy and scanning electronic microscopy. The results show that Al element can significantly enhance the static oxidation resistance of Sn-9Zn solders and the addition of Nd improve the smoothness of Al oxidation film further. The foamy mixture is composed of matrix alloy, porosity and oxide which leads to the formation of oxygen-rich areas. When Al and Nd elements are added simultaneously, the content of oxide in foamy mixture decrease markedly since a layer of oxidation film is formed on the surface of solders which hinder the contact of solder fluid and oxygen. Keywords: lead free solders; wave-soldering; Al; Nd; oxidation resistance 0 引言 随着电子工业的高速发展和人类环保意识的增强，各国相继立法禁止使用含铅的产品， 欧盟的 WEEE 及 RoHS 指令推动了电子封装领域的无铅化研究，其中 Sn-Zn 系钎料由于熔 点最为接近传统 Sn-Pb 钎料，有望成为新一代无铅钎料[1]。但是由于 Sn-Zn 系钎料在高温熔 融状态下氧化非常迅速，限制了其在波峰焊中的推广应用，而通过改善波峰焊设备或者氮气 保护的方法对抗氧化作用有限，只有生产出具有抗氧化性的钎料才能从根本上减少波峰焊中 产生的浮渣并提高焊接质量，因此提高 Sn-Zn 系无铅钎料抗氧化性的研究具有重要意义[2-4]。 日本 Fujitsu 公司[5,6]的必威体育精装版研究发现，微量的 Al 加入 Sn-Zn 合金后即能够明显改善抗氧化性， 润湿性也获得了一定程度的提高，与早期的 Sn-9Zn-0.45Al 合金相比，综合性能具有明显的 优势。上海交通大学[7]开发出一种抗氧化性 Sn-Zn-Cr 焊料，利用 Cr 在焊料表面的富集和阻 基金