SMT教育培训系列教材：电子装联中的无铅焊料

　　阐述了现代电子工业发展对软钎焊技术提出的新挑战，揭示了电子产品无铅化的必然趋势。在此基础上，介绍了国内外无铅钎料研究现状及最新进展，详细介绍了二元无铅钎料、三元及多元无铅钎料的物理性能、力学性能和可靠性等；并对与电子产品可靠性密切相关的界面金属间化合物、无铅钎焊接头可靠性模拟、无铅焊点缺陷、PCB无铅表面处理、器件引脚无铅镀层等问题进行了深入探讨，同时介绍了无铅焊点检测方法及无铅钎料及接头的测试方法和标准。

　　《电子装联中的无铅焊料》用于材料科学研究及实际生产指导，可作为从事先进电子连接材料研究的科研工作者及工程技术人员的参考书，也可作为材料科学、微电子连接等专业高年级学生或研究生的教学参考书。

第1章电子产品无铅化1
1.1概述1
1.2电子产品无铅化趋势2
1.2.1无铅钎料提出2
1.2.2无铅立法2
1.2.3无铅化挑战4
1.2.4无铅化研究方向6
1.2.5无铅钎料研究动态7
1.3中国大陆电子产品无铅化发展及应对无铅化策略8
1.3.1中国大陆电子制造业现状及前景8
1.3.2中国应对无铅化策略9
参考文献10

第2章无铅钎料合金的设计及发展动向11
2.1无铅钎料的定义及分类11
2.1.1无铅钎料的定义11
2.1.2无铅钎料的分类12
2.2无铅钎料的设计12
2.2.1无铅钎料的设计要求12
2.2.2无铅钎料设计存在的问题14
2.3无铅钎料简介25
2.3.1无铅钎料的组成25
2.3.2液固线温度27
2.3.3润湿性能29
2.3.4力学性能31
2.3.5导热性36
2.3.6导电性37
参考文献38

第3章二元无铅钎料41
3.1SnAg二元钎料41
3.1.1显微组织41
3.1.2物理性能42
3.1.3机械性能43
3.1.4润湿性能46
3.1.5可靠性49
3.2SnCu二元钎料51
3.2.1微观组织51
3.2.2物理性能52
3.2.3力学性能52
3.2.4润湿性能54
3.2.5可靠性56
3.3SnZn二元钎料56
3.3.1微观组织57
3.3.2物理性能58
3.3.3机械性能59
3.3.4润湿性能60
3.4其他二元钎料60
3.4.1SnBi二元钎料60
3.4.2SnIn二元钎料64
3.4.3SnSb二元钎料66
3.4.4SnAu二元钎料68
3.5无铅钎料多元合金化特点69
参考文献69

第4章三元及多元无铅钎料73
4.1前言73
4.2SnAgCu系73
4.2.1微观组织73
4.2.2物理性能76
4.2.3润湿性能77
4.2.4机械性能78
4.2.5可靠性83
4.3SnAgCuRE86
4.3.1物理性能86
4.3.2润湿性能87
4.3.3力学性能87
4.3.4蠕变性能88
4.4SnAgBi89
4.4.1微观组织89
4.4.2物理性能90
4.4.3润湿性能92
4.4.4力学性能92
4.4.5可靠性94
4.5SnZnX96
4.5.1物理性能96
4.5.2铺展性能97
4.5.3力学性能98
4.5.4可靠性99
4.6其他多元无铅钎料简介100
4.6.1SnAgIn系100
4.6.2SnAgSb系102
4.6.3SnAgBiIn系103
4.6.4SnZnIn105
4.6.5SnCuNi和SnCuAg106
4.7无铅钎料合金性能汇总107
4.7.1无铅钎料合金主要元素的物理性能108
4.7.2无铅钎料合金的组成、熔点及物理性能108
4.7.3无铅钎料合金的润湿性能112
4.7.4无铅钎料合金的力学性能114
4.7.5无铅钎料合金的可靠性117
参考文献121

第5章无铅复合钎料127
5.1复合钎料概述127
5.1.1定义和目的127
5.1.2复合钎料分类127
5.2复合钎料强化机理128
5.2.1复合钎料强化条件和因素128
5.2.2颗粒增强复合钎料强化机理128
5.2.3强化相选择131
5.2.4强化相添加方法131
5.3常见无铅基复合钎料132
5.3.1金属颗粒增强SnCu基复合钎料[10]132
5.3.2纳米Ag颗粒增强SnCu基复合钎料[12]143
5.3.3金属间化合物颗粒增强SnAg基复合钎料146
5.3.4金属颗粒增强SnAg基复合钎料149
5.3.5FeSn颗粒增强复合钎料156
5.4复合钎料发展前景157
参考文献158

第6章界面金属间化合物与无铅钎焊接头可靠性160
6.1引言160
6.2无铅钎料界面金属间化合物与可靠性160
6.2.1界面金属间化合层生长机理161
6.2.2界面金属间化合物生长163
6.2.3界面金属间化合物可靠性问题170
6.3无铅钎焊接头可靠性数值模拟简介174
6.4高温蠕变理论与钎料合金蠕变本构方程176
6.4.1高温蠕变理论基础176
6.4.2无铅钎料高温研究的动态179
6.5焊点失效模式及其他问题183
6.5.1焊点的失效原因183
6.5.2影响无铅焊点可靠性的因素184
参考文献185

第7章PCB及电子元器件无铅表面处理189
7.1无铅PCB表面处理189
7.1.1有机可焊性保护膜(OSP)189
7.1.2化学镍金190
7.1.3无铅热风整平194
7.1.4化学镀锡195
7.1.5浸银196
7.2电子元器件无铅表面处理197
7.2.1电镀锡银199
7.2.2电镀锡铋199
7.2.3电镀锡铜200
7.2.4非电镀镍金(ENIG)201
参考文献202

第8章无铅钎料及钎焊接头常见缺陷检测及标准204
8.1无铅钎料及钎焊接头缺陷204
8.1.1空洞206
8.1.2锡须206
8.1.3溶蚀208
8.1.4焊盘剥离缺陷209
8.1.5“曼哈顿”现象211
8.1.6电子迁移213
8.1.7掉件、焊球、锡珠缺陷214
8.1.8桥连216
8.1.9起泡217
8.1.10芯吸218
8.1.11片式元器件开裂218
8.1.12焊点不光亮/残留物多219
8.1.13PCB扭曲219
8.1.14IC引脚焊后开路220
8.1.15“黑盘”现象220
8.1.16其他钎缝内部缺陷221
8.1.17母材自裂223
8.2无铅钎料及接头检测224
8.2.1钎焊接头无损检验方法224
8.2.2金相检验方法229
8.3日本《无铅钎料试验方法》标准介绍230
8.3.1无铅钎料标准及试验方法230
8.3.2无铅焊点检测标准及方法239
参考文献243