无铅焊料在电子制造中的进展论文.docVIP

无铅焊料在电子制造中的进展 摘要：本文介绍了有铅焊料对人体和环境的危害，介绍了无铅焊料的定义、发展历程、国内外无铅焊料的研究状况，主要介绍了二元合金无铅焊料以及三元合金无铅焊料SAC，介绍了SAC无铅焊料的研究现状和发展趋势。 关键字：无铅焊料、二元合金无铅焊料、三元合金无铅焊料SAC 引言 作为连接材料，电子焊料广泛运用于微电子封装机电子组装等电子行业中，被称为电子封装界的的“胶水”。铅是一种有毒的重金属，每年在电子行业中都会使用大量的含铅材料或成品，由此形成含铅盐的工业渣滓，不仅会对人体造成影响，而且对环境也造成重要的污染。 铅对人的影响很大：人体通过呼吸、进食、皮肤吸收等都有可能吸收铅或其化合物。铅被人体器官摄取后，将抑制蛋白质的正常合成功能，危害人体中枢 神经，造成精神混乱、呆滞、生殖功能障碍、贫血、高血压等慢性疾病。而铅对儿童的危害更大，会影响其智商和正常发育。 电子工业中大量使用的Sn-Pb合金焊料是造成污染的重要来源之一。在制造和使用Sn-Pb焊料的过程中，由于熔化温度较高，有大量的铅蒸气逸出，将 直接严重影响操作人员的身体健康。波峰焊设备在工作中产生的大量的富铅焊料废渣，对人类生态环境污染极大；而那些丢弃的各种电子产品、PCB上所含 的铅也不容忽视.这些被作为垃圾处理的废电产品埋人地下后，其中所含的铅可能会从电产品渗出进人地下水。当下雨时这些铅变成溶于水的盐类，逐渐溶解污染水，特别是在遇酸雨时，雨中所含的硝酸和盐酸更促使铅的溶解，流人我们的饮用水之中，从而污染水源，破坏环境。可溶解性使它在被人饮用后，逐渐在人体内累积，损害神经，导致呆滞、高血压、贫血、生殖功能障碍等疾病，浓度过大时，还可能致癌。 2无铅焊料简介 2.1无铅焊料的发展历程 无铅焊料的发展是由于人们认识到生态环境的重要性以及人的身体健康而发展起来的，其大致可以分为以下几个阶段： (1) 无铅焊料的提出阶段:1991年和1993年，美国参议院提出“ReidBill”，要求将电子焊料中铅含量控制在0．1％以下。由于当时所有的电子产品都离不开有铅焊料，有铅焊料发展得相当成熟，而在那时人们对生态环境的保护意识还不够，对铅对人体损伤的认识不足，因而没有受到重视。 (2)铅焊料的发起阶段:从1991年起NEMI、NCMS、NIST、DIT、NPL、PCIF、ITRI、JIEP等组织相继开展无铅焊料的专题研究，耗资超过2000万美元，目前仍在继续。 (3)无铅焊料的运用阶段:在1998年10月，第一款批量生产的无铅电子产品PanasonicMiniDiscMJ30问世。20世纪90年代中叶，日本和欧盟作出了相应的立法：日本规定2001年在电子工业中淘汰铅焊料，在2004年禁止生产或销售使用有铅焊料焊接的电子生产设备；而欧美在2006年禁止生产或销售使用有铅材料焊接的电子生产设备，但是由于无铅焊料还存在技术上的原因，有可能到2008年才能实现电子产品无铅化。 2.2 无铅焊料替代物的要求 (1) 无毒，无公害，环境友好，可再循环。 (2) 原料来源广泛，资源储量丰富，价格可以接收。 (3) 与 Sn-Pb 钎料相近的熔化温度，以便在现有的设备和工艺条件下操作。 (4) 熔融钎料应对多种基体材料（如 Cu、Ni、Au 以及焊盘保护涂层 OSP 等）有较好的润湿性，从而形成优良的焊点。 (5) 加工性能良好，无铅钎料希望能被加工成多种产品形式，包括用于波峰焊的钎料棒、用于再流焊的钎料膏以及用于手工焊和用于修补的钎料丝等。 (6) 具有较好的导电、导热性能和耐腐蚀性能。 (7) 焊点具有足够的力学性能，包括强度、抗蠕变性能、抗疲劳性能等。 研究替代Sn-Pb共晶焊料的无铅焊料主要集中在Sn-Ag, Sn-Cu, Sn-Zn-Bi和Sn-Ag-Cu系等合金，其中，Sn-Ag-Cu系合金是当前研究的热点，是无铅焊料问题得到解决的希望，同时也是最具竞争力的无铅焊料之一。在众多的Sn-Ag-Cu系无铅焊料中，受到关注最多的是欧盟推荐的Sn-3.8Ag-0.7Cu,美国NEMI推荐的Sn-3.9Ag-0.6Cu和日本JEITA推荐的Sn-3.0Ag-0.5Cu，这三种无铅焊料合金的熔点分别是：217.4℃、217.5℃和217.6℃，比96.5Sn-3.5Ag焊料合金熔点（221℃）低，这表明在Sn-Ag合金中添加Cu可以降低熔点和提高润湿性。 2.3 无铅焊料的研究现状 根据无铅焊料的性能要求，经过十多年的开发研究，无铅焊料系列已经由二元合金发展为三元及多元合金。按照二元母合金成分，无铅焊料可划分为 Sn-Ag 系、Sn-Cu 系、Sn-Zn 系、Sn-Bi 系和 Sn-In 系。无铅焊料按熔点温度可分为高