Эвтектический припой — Eutectic solder
Основные данные
Популярность припоев из олова и свинца объясняется несколькими обстоятельствами.
Главная особенность сплавов – способность при определенном соотношении компонентов образовывать состав с эвтектическими свойствами. Это межметаллическая система, температура плавления которой меньше, чем ожидаемые значения.
Можно себе представить радость первооткрывателей, которые обнаружили, что оловянно-свинцовый сплав для превращения в жидкое состояние можно нагревать до меньшей температуры.
Интересно, что эвтектическая смесь может служить растворителем, в котором распределяется при добавлении определенное дополнительное количество какого-либо металла.
Так были разработаны разнообразные марки припоев ПОС. В их технических характеристиках указаны пропорции, значения физических констант.
Плотность припоев и баббитов, их теплопроводность и КТлР
В таблице представлена температура плавления припоев распространенных марок на основе олова и свинца, а также их теплофизические и механические свойства. Свойства припоев даны при комнатной температуре.
В таблице приведены следующие свойства: температура плавления припоев (солидус и ликвидус) в градусах Цельсия, плотность припоев, удельное электрическое сопротивление, коэффициент теплопроводности, временное сопротивление разрыву, относительное удлинение, ударная вязкость, твердость по Бринеллю, HB.
Температура плавления припоев (ликвидус — жидкое состояние припоя) на основе свинца и олова находится в диапазоне от 145 до 308°С. Следует отметить, что температура плавления припоя, равная 145°С, соответствует припою ПОСК 50-18, который относится к категории легкоплавких припоев. При температуре 308 градусов Цельсия в жидком виде находится припой ПОССу 5-1.
Рассмотрены свойства следующих припоев: ПОС 90, ПОС 61, ПОС 40, ПОС 10, ПОС 61М, ПОСК 50-18, ПОССу61-0,5, ПОССу 50-0,5, ПОССу 40-0,5, ПОССу 35-0,5, ПОССу 30-0,5, ПОССу 25-0,5, ПОССу 18-0,5, ПОСу 95-5, ПОССу 40-2, ПОССу 35-2, ПОССу 30-2, ПОССу 25-2, ПОССу 18-2, ПОССу 15-2, ПОССу 10-2, ПОССу 8-3, ПОССу 5-1, ПОССу 4-6.
По данным таблицы видно, что плотность припоев меняется в пределах от 7300 до 11200 кг/м3. Припоем с минимальной плотностью является оловянно-свинцовый припой ПОСу 95-5. Наиболее тяжелым из рассмотренных припоев является припой ПОССу 5-1 — плотность такого припоя имеет величину 11200 кг/м3.
Теплопроводность припоев в таблице дана в размерности ккал/(см·с·град). Припоями с максимальной теплопроводностью являются ПОС 90 и ПОСК 50-18 — их теплопроводность равна 0,13 ккал/(см·с·град).
К серебряным припоям относятся такие припои, как ПСр72, ПСр71, ПСр70, ПСрМО68-27-5, ПСр65, ПСр62, ПСр50, ПСр50КД, ПСрМЦКд45-15-16-24, ПСрКДМ50-34-16, ПСр45, ПСр40, ПСр37,5, ПСр25, ПСр25Ф, ПСр15, ПСр12М, ПСр10, ПСр010-90, ПСрОСу8 (Впр-6), ПСрМО5 (Впр-9), ПСрОС 3,5-95, ПСр3, ПСрО 3-97, ПСрОС3-58, ПСр3Кд, ПСр2,5, ПСр2,5С, ПСр2, ПСрОС2-58, ПСр1,5, ПСр1.
Плотность припоев на основе серебра изменяется в пределах от 7400 до 11400 кг/м3. Низкая плотность припоя, содержащего серебро, свойственна таким припоям, как: ПСрОСу8, ПСрМО5, ПСрОС 3,5-95 и ПСр010-90. Наиболее тяжелый припой — это ПСр3, его плотность равна 11,4 г/см3.
Температура плавления припоев на основе серебра находится в диапазоне от 183 до 860°С. Припоем с наименьшим удельным электрическим сопротивлением является серебряный припой ПСр72 — его электросопротивление равно 2,1 мкОм·см.
Удельное электрическое сопротивление припоев значительно изменяется в зависимости от марки припоя. Оно может иметь значение в интервале от 2,1 (у припоя ПСр72) до 37,2 мкОм·см — у ПСр37,5.
Примечание: плотность и удельное электрическое сопротивление припоев указаны при комнатной температуре.
В таблицах даны теплофизические свойства некоторых припоев и баббитов (антифрикционных подшипниковых материалов) при комнатной температуре. Представлены такие свойства, как: плотность, коэффициент температурного расширения и теплопроводность.
Указаны свойства следующих припоев и баббитов: ПОС-30, ПОС-18, ПСр45, ПОЦ70, ПОЦ60, 34А, эвтектический силумин; баббиты, Б83, Б16, БКА, Б88, Б89, Б6.
Следует отметить, что плотность припоев, коэффициент температурного расширения (КТлР) и теплопроводность припоев и баббитов имеют близкие значения, за исключением припоя 34А и эвтектического силумина, которые в 2-4 раза легче.
В таблице представлен состав и значение коэффициента теплопроводности алюминиевых антифрикционных сплавов, баббитов и припоев при температуре от 4 до 300 К (от -269 до 27°С).
Рассмотрены следующие припои и подшипниковые материалы: АН2,5, АО6-1, БКА, Б16, Б83, Б88, ПОС61, ПОС18, ПОССу18-2, ПОССу40-2, сплав Вуда, сплав Розе, ПСр25, ПСр44, ПСр70.
Наиболее теплопроводным антифрикционным сплавом, по данным таблицы, является сплав АО6-1 — его теплопроводность равна 180 Вт/(м·град). Наибольшую теплопроводность среди рассмотренных припоев имеет серебряный припой ПСр70 (на основе серебра и меди) — теплопроводность этого припоя равна 170 Вт/(м·град).
Источники:
- Физические величины. Справочник. А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, А.М. Братковский и др.; Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. — М.:Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.
- Чиркин В.С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники.
- Таблицы физических величин. Справочник. Под ред. акад. И.К. Кикоина. М.: Атомиздат, 1976. — 1008 с.
- Цветные металлы. Справочник. — Нижний Новгород: «Вента-2», 2001. — 279 с.
Характеристики отдельных марок
Все представители категории относятся к легкоплавким припоям. Оловянно-свинцовые сплавы при любом соотношении исходных металлов плавятся при температуре до 450 °С. Характеристики припоев ПОС регламентированы ГОСТом.
Производители поставляют припойную продукцию:
- в литых чушках;
- в виде проволочных изделий;
- лентообразной фольги;
- трубчатой продукции с флюсами внутри;
- порошков или пастообразной массы.
Группа специальных сплавов
При добавлении в состав металлических композиций в небольших количествах сурьмы значительно увеличивается прочность шовных соединений.
Материал обозначается маркировкой «ПОСсу», имеет температуры плавления от 189 ℃ (у состава со следовым содержанием сурьмы) до 270 ℃ (у припоя с содержанием сурьмы, достигающим 4 %, в некоторых даже 6 %).
Материалы первой подгруппы с концентрацией добавки, измеряющейся в сотых долях процента – это малосурьмянистые марки.
Такие припои применяются в авиа- и автомобилестроении, при производстве холодильного оборудования, пищевой посуды, подлежащей последующему лужению.
Марка | Содержание, % | Область применения | ||
Sn | Sb | Pb | ||
ПОССу 61-0,5 | 59-61 | 0,05-0,5 | Остальное | Пайка деталей, чувствительных к перегревам |
ПОССу 50-0,5 | 49-51 | 0,05-0,5 | Остальное | Авиационные радиаторы |
ПОССу 40-0,5 | 39-41 | 0,05-0,5 | Остальное | Оцинкованные детали холодильников, радиаторные трубки, обмотки электрических машин |
ПОССу 35-0,5 | 34-36 | 0,05-0,5 | Остальное | Кабельные оболочки электротехнических изделий, тонколистовая упаковка |
ПОССу 30-0,5 | 29-31 | 0,05-0,5 | Остальное | Радиаторы |
ПОССу 25-0,5 | 24-26 | 0,05-0,5 | Остальное | Радиаторы |
ПОССу 18-0,5 | 17-18 | 0,05-0,5 | Остальное | Трубки теплообменников, электролампы |
Металлические оловянно-свинцовые композиции с концентрацией сурьмы от 1,5 % до 6 % называются сурьмянистыми. Они рекомендованы к применению в электролампах, трубчатых радиаторах, белой жести.
Прибавка сурьмы удешевляет оловянно-свинцовый материал, но спаивание происходит сложнее. Незначительное изменение оловянно-свинцового композита заметно уменьшает смачивающие способности расплава. Работать с этим расходным материалом могут только профессионалы.
Таблица 2. Сурьмянистые припои
Марка | Содержание, % | Область применения | ||
Sn | Sb | Pb | ||
ПОССу 95-5 | Остальное | 4.0-5.0 | Не более | Трубопроводы, работающие при повышенных температурах, изделия электропромышленности |
ПОССу 40-2 | 39-41 | 1.5-2.0 | Остальное | Холодильные устройства, тонколистовая упаковка |
ПОССу 30-2 | 29-31 | 1.5-2.0 | Остальное | Холодильники, электроламповое производство, абразивная упаковка |
ПОССу 25-2 | 24-26 | 1.5-2.0 | Остальное | Изделия автомобилестроения |
ПОССу 18-2 | 17-18 | 1.5-2.0 | Остальное | |
ПОССу 15-2 | 14-15 | 1.5-2.0 | Остальное | |
ПОССу 10-2 | 9-10 | 1.5-2.0 | Остальное | |
ПОССу 8-3 | 7-8 | 2-3 | Остальное | Электроламповое производство |
ПОССу 5-1 | 4-5 | 0.5-1.0 | Остальное | Трубчатые радиаторы, детали, работающие при повышенных температурах |
ПОССу 4-6 | 3-4 | 5-6 | Остальное | Шпатлевка кузовов автомобилей, пайка белой жести |
ПОССу 4-4 | 3-4 | 3-4 | Остальное | Изделия автомобилестроения |
Заметно понижает температуру плавления оловянно-свинцовых припоев добавка кадмия. Например, сплав ПОСК-50-18, содержащий от 49 % до 51 % олова, от 17 % до 19 % кадмия имеет температуру плавления 145 ℃.
Это удобное в работе качество, вдвойне приятное тем, что образующиеся швы имеют большую механическую прочность. Оловянно-свинцовые припои с кадмием применяют при работе с металлизированной и керамической продукцией.
Вопрос о применении расходного материала решается с учетом конкретной производственной ситуации.
Температура плавления припоев и легкоплавких сплавов
В таблице даны значения температуры плавления припоев и легкоплавких сплавов на основе ртути Hg, цезия Cs, калия K, висмута Bi, таллия Tl, индия In, олова Sn, свинца Pb, кадмия Cd, сплав Вуда, сплавы Роуза (Розе), золота Au, магния Mg, цинка Zn, серебра Ag.
Значения температуры плавления припоев и сплавов в таблице приведены начиная с самых легкоплавких сплавов и находятся в диапазоне от -48,2 до 262°С. В сплавах с отрицательной температурой плавления (от минус 48,2°С) преобладает содержание ртути и щелочных металлов. Легкоплавкие сплавы с температурой плавления от 200 до 260°С имеют в своем составе преимущественное содержание висмута и таллия.
Примечание: эвт — эвтектические сплавы или близкие к ним; для неэвтектических сплавов приводятся значения температуры солидуса.
Именные сплавы
К оловянно-свинцовым композициям условно можно отнести сплавы, носящие имена ученых-разработчиков. Низкую температуру плавления, всего 94 ℃ имеет эвтектический сплав Розе.
В его составе содержится 50 % висмута. Остальную часть массы приблизительно в равных долях занимают олово и свинец. Материал используется для работы с медью, изготовления элементов автоматики с фиксированной эксплуатационной температурой.
Еще меньшую температуру плавления имеет оловянно-свинцовый припой Вуда. Она равна 68,5 ℃. Материал содержит 50 % висмута, 25 % свинца, а остальную массовую часть поровну составляют олово и кадмий. Применяют при изготовлении датчиков противопожарной сигнализации, прецизионной техники.
Сплав Д, Арсе содержит около 10 % олова, остальные 90 % составляют висмут и свинец в равных долях. Материал имеет температуру плавления 79 ℃. Применяется для спаивания легкоплавких металлов.
4.2.4. Особенности кристаллизации припоев эвтектического состава
Кристаллизация эвтектических сплавов при пайке может происходить в следующих случаях:
при пайке припоями, содержащими эвтектику;
при пайке припоями не являющимися эвтектическими, компоненты которых образуют сплавы эвтектического состава с паяемым материалом;
при контактно-реактивной пайке с образованием припоев содержащих эвтектику.
Характерной особенностью кристаллизации таких сплавов является кристаллизация при постоянной температуре и неизмененном составе жидкой фазы, из которой одновременно образуются две твердые фазы постоянного, но различного состава. Эвтектическая кристаллизация имеет разнообразные структурные разновидности, общей чертой которых является обязательное наличие двух фаз.
В соответствии со структурными особенностями различают эвтектики нормальные, аномальные и вырожденные. Первые характеризуются закономерным взаиморасположением фаз и могут быть пластинчатого, глобулярного и стержневого типа, причем обе фазы растут из одного центра и образуют эвтектические колонии (рис. 4.15). Фронт кристаллизации в течение всего времени образования колонии проходит по поверхности раздела растущей колонии и жидкой фазы. В аномальных эвтектиках взаимное расположение фаз не такое регулярное – чаще всего одна из них в форме игл или включений неправильной формы расположена в матрице из второй фазы. Обычно они характерны для эвтектик с существенным различием количества образующих их фаз (эвтектическая точка сдвинута в сторону одной из фаз). В таких эвтектиках нет колоний. Типичный пример – эвтектика
Рис. 4.15. Нормальная эвтектика Ti-FeTi, образующаяся в паяном шве при контактно-реактивной пайке титана железом. | Рис. 4.16. Эвтектика Al-Siпри пайке сплава АМц эвтектическим силумином. |
При пайке эвтектическими припоями часто состав жидкой фазы, за счет взаимодействия с паяемым металлом, отклоняется от эвтектического и в структуре шва появляется избыточная фаза, которая кристаллизуется на границах, а эвтектика кристаллизуется в центральной части шва. При этом форма кристаллизующейся эвтектики зависит от ширины зазора и скорости кристаллизации (рис. 4.17, 4.18).
Рис. 4.17. Вырожденная эвтектика с выделением избыточной фазы Ti2Cuпо границам шва при контактно-реактивной пайке титана ВТ1-0 через медную прослойку толщиной 80 мкм. | Рис. 4.18. Разделенная эвтектика кристаллизующаяся в паяном шве при контактно-реактивной пайке титана ВТ1-0 через медную прослойку толщиной 40 мкм. |
4.3. Изотермическая кристаллизация
Специфическим случаем кристаллизации паяных швов является изотермическая кристаллизация, происходящая в процессе выдержки при температуре выше температуры солидуса припоя. Очевидно, что такая кристаллизация может быть результатом удаления из расплавленного припоя легкоплавких компонентов или компонентов-депрессантов (снижающих температуру его плавления), которое может происходить в результате следующих процессов: диффузии в паяемые металлы, испарения в окружающую среду или связывания в тугоплавкие интерметаллиды. В принципе возможно сочетание всех трех процессов, однако, на практике наиболее часто применяется и изучен первый. Осуществление диффузионного отвода легкоплавкого компонента или компонента-депрессанта из жидкого припоя в паяемый металл в объеме, приводящего к его изотермической кристаллизации на практике возможно благодаря тому, что припой в виде тонкой прослойки контактирует с относительно большими поверхностями паяемого металла. При этом необходимо наличие растворимости компонента-депрессанта в основном металле.
Движущей силой изотермической кристаллизации является развитие в системе основной металл – жидкий припой процессов и превращений, направленных к установлению такого фазового состава, при котором свободная энергия системы будет минимальной. Для простейшей системы, когда паяемый металл и припой являются чистыми металлами и взаимодействуют с образованием неограниченных растворов в твердом и жидком состоянии (рис. 4.19), при температуре
Так как скорость диффузии в жидких металлах на 2-3 порядка больше, чем в твердых, то на начальном этапе будет преобладать процесс растворения основного металла в припое. При этом толщина жидкой прослойки будет увеличиваться, а межфазная граница сместится в сторону основного металла. Этот процесс завершится, когда состав жидкой фазы станет близким к равновесному во всем ее объеме, и из-за малой толщины жидкой прослойки и больших значений скорости диффузии длится несколько секунд. В дальнейшем, при неизменном в среднем составе жидкой фазы, преобладающим процессом в рассматриваемой системе станет диффузия металла-припоя
Рис. 4.20. Распределение концентрации металла А (припоя) в зоне паяного шва: 1 – в начальный момент диффузионной пайки, t=0; 2 – в процессе диффузионной выдержки, 0<t<tи.к.; h/2– координата центра паяльного зазора, y(t)– положение межфазной границы в момент времениt. |
Способ пайки, при котором осуществляется изотермическая кристаллизация паяного шва, получил название диффузионного. Он позволяет получать паяные швы с более равновесной структурой, повышать температуру распайки и, соответственно, жаропрочность; за счет уменьшения химической неоднородности, в том числе за счет устранения интерметаллидных прослоек, повышать коррозионную стойкость, прочность и пластичность. На практике нужно уметь определять время, необходимое для завершения изотермической кристаллизации, влияющие на него факторы.
Процесс изотермической кристаллизации контролируется диффузией атомов металла-припоя (или компонента-депрессанта) в паяемый металл и может быть количественно описан с помощью известных уравнений диффузии. Для рассматриваемого выше простейшего случая взаимодействия паяемый металл – металл-припой при условии постоянства коэффициента диффузии, её объемного характера и плоского фронта кристаллизации распределение металла – припоя в зоне твердого раствора, образовавшегося при изотермической кристаллизации описывается системой уравнений:
(3)
где
D– коэффициент диффузии;
с=–в долях по массе;
y– расстояние межфазной границы от её исходного положения в момент времениt;
при начальных и граничных условиях:
при x=0иt=0, с(0,0)=;
на перемещающейся границе твердой и жидкой фаз в любой момент времени с[y(t),t]=.
Решением этой системы уравнений является уравнение
(4),
где – безразмерный коэффициент, определяемый соотношением:
(5)
(6)
Ограничиваясь первым членом бесконечной суммы, получаем:
(7)
Авторами [2] приводится номограмма (рис. 21) для определения коэффициента по данным диаграммы фазового равновесия системы: паяемый металл – металл-припой (депрессант).
Рис. 4.21. Номограмма для определения величины коэффициента . |
Из уравнения (4) следует уравнение для времени изотермической кристаллизации tи.к.:
(8),
где h– исходная толщина жидкой прослойки.
Время изотермической кристаллизации зависит от толщины жидкой прослойки, коэффициента диффузии Dи соотношения, которые, в свою очередь, зависят от температуры пайки.
Таким образом, основными параметрами процесса диффузионной пайки является ширина паяного шва, температура пайки и время выдержки. Ширина паяного шва регулируется величиной исходного зазора и может быть уменьшена путём приложения давления. Оптимальным вариантом является сочетание диффузионной пайки с контактно-реактивной, которая осуществляется в условиях сжимающего давления и при которой толщина жидкой фазы может быть выбрана минимальной, достаточной для заполнения зазора, определяемого в этом случае чистотой обработки паяемых поверхностей. Так, при пайке плоских трубок пластинчато-ребристых теплообменников из технического титана ВТ1-0 с гофрированным наполнителем, которые изготавливаются из фольги толщиной 0,2 и 0,1 мм соответственно, качественные паяные соединения обеспечиваются при толщине промежуточного покрытия из меди 8-11 мкм, температуре пайки 960 Си времени изотермической выдержки 60 мин. Толщина жидкой прослойки при этом составляет 21-33 мкм[3].Следует отметить, что такое время изотермической выдержки существенно больше времени изотермической кристаллизации капиллярной части шва и обусловлено временем изотермической кристаллизации галтельных участков. При этом в капиллярной части шва после завершения изотермической кристаллизации идет процесс выравнивающей диффузии, в результате которого максимальное содержание меди в центре шва снижается до 4–5 %,
В практике применения диффузионной пайки различных материалов редко процесс завершается окончанием кристаллизации жидкой фазы припоя. Количественная оценка времени изотермической кристаллизации, учитывая малые (0,05-0,2 мм) величины капиллярных зазоров и диффузионные процессы в жидкой фазе, выполненная по формуле (8), показывает, что порядок этих величин составляет единицы-десятки секунд. Дальнейшее изменение состава и структуры паяных швов контролируется диффузией в твердой фазе. Целью такой выдержки при температуре пайки является уменьшение химической неоднородности паяных соединений, повышение прочности, увеличение температуры распая и т.д. Расчетную оценку времени диффузионной обработки для получения заданной концентрации компонентов припоя в паяном шве можно сделать используя известные решения уравнений диффузии (рис. 4….).
Рис. 4…. Распределение компонентов припоя при диффузионной обработке в твердом состоянии,
h– ширина паяного шва после завершения процесса кристаллизации.
Для малых значений толщины слоя припоя после его кристаллизации – hи постоянном значении коэффициента диффузии во всем интервале концентраций, распределение концентрации описывается уравнением:
где С0– концентрация компонента припоя в паяном шве в момент времениt=0;
х– координата точки с концентрациейС;
Концентрация в центре паяного шва при x=0и ее изменение во времени, представляющее наибольший интерес, определяется выражением:
Приведенная методика может быть использована для приближенных расчетов нестационарных диффузионных процессов при капиллярной и диффузионной пайке металлических материалов.
Для сокращения времени выдержки при диффузионной пайке можно использовать обработку паяемых поверхностей с целью создания в поверхностном слое микродефектов, ускоряющих диффузию, или термоциклирование в процессе выдержки, также ускоряющее диффузионные процессы. Эти способы предложены для контактно-реактивной диффузионной паки изделий из магниевых сплавов с использованием промежуточной прослойки из серебра, которая наносится на паяемую поверхность ионным напылением [4].
Контрактное производство электроники — Контракт Электроника
Замена традиционных типов припоев на материалы, не содержащие свинца, является не только веянием времени, но и требованием многочисленных международных комиссий по экологии. В статье рассмотрены свойства различных типов бессвинцовых припоев, даны рекомендации по их применению.
Версия в PDF (909Kb)
Среди термических, механических, усталостных и других свойств припоев одним из самых важных является температура плавления. В таблице 1 представлены некоторые из широко известных типов бессвинцовых припоев [1].
Следует отметить, что продолжается работа по оптимизации составов бессвинцовых припоев для достижения ими необходимых свойств. По этой причине составы припоев, приведенных в таблице 1, могут время от времени несколько отличаться от серийно производимых припоев. Например, в таблице 2 показаны торговые марки некоторых серийно производимых припоев различных производителей.
Бессвинцовым припоям с высоким содержанием индия (например, первому из припоев в таблице 2) свойственна несовместимость материалов индия и свинца, независимо от того, присутствует ли последний на поверхности печатной платы или на выводах компонентов. Для реализации полностью бессвинцового процесса в некоторых случаях (например, при использовании сплавов, содержащих индий) необходимо задействовать бессвинцовое покрытие паяемых поверхностей печатного монтажа и выводов компонентов.
Таблица 1. Примеры некоторых бессвинцовых припоев и их свойства [1]
Состав бессвинцового | Температура | Примечания |
припоя | плавления, °С | |
48 Sn/52 In | 118(эвтектическая | Низкая температура плавления, высокая |
температура) | стоимость, низкая прочность | |
42 Sn/58 Bi | 138(эвтектическая | Стандартный, доступность зависит от |
температура) | доступности висмута | |
91 Sn/9Zn | 199 (эвтектическая | Высокая степень шлакообразования, |
температура) | коррозионная стойкость | |
93,5Sn/3Sb/2Bi/1,5Cu | 218(эвтектическая | Высокая прочность, высокая |
температура) | устойчивость к термической усталости | |
95,5Sn/3,5Ag/1 Zn | 218…221 | Высокая прочность, хорошая |
устойчивость к термической усталости | ||
99,3 Sn/0,7 Cu | 227 | Высокая прочность, высокая температура |
плавления | ||
95 Sn/5 Sb | 232…240 | Высокое сопротивление сдвигу, |
устойчивость к термической усталости | ||
65Sn/25Ag/10Sb | 233 | Патент Motorola, высокая прочность |
97Sn/2Cu/0,8Sb/0,2Ag | 226…228 | Высокая температура плавления |
96,5Sn/3,5Ag | 221 (эвтектическая | Высокая прочность и высокая |
температура) | температура плавления |
Из таблицы 1 видно, что бессвинцовые припои характеризуются либо слишком низкой, либо слишком высокой температурой плавления по сравнению с эвтектическими свинцово-
оловянным припоями. В таблице 2 приведены, в основном, бессвинцовые припои с высокой температурой плавления.
При использовании низкотемпературных припоев необходим специальный флюс, поскольку стандартный флюс при низких температурах малоактивен. Еще одним ограничением, связанным с низкотемпературными припоями, является уменьшение их смачивающих свойств, вызванное пониженной текучестью при субэвтектических температурах.
Для низкотемпературных применений определенное признание получили припои, содержащие индий. Так, многими компаниями используется припой, содержащий 52% 1п и 48% Бп, поскольку он обеспечивает лучшие характеристики при повторной пайке в процессе ремонта или переделки. Поскольку температура плавления этого припоя составляет 244°Р (118°С), повторная пайка при более низкой температуре может производиться многократно без риска теплового повреждения. Если печатные линии платы покрыты золотом в качестве антиоксиданта, то использование припоя с индием предотвращает выщелачивание золота [2].
Еще одним бессвинцовым припоем с низкой температурой плавления является припой 42 Бп/58 Ы. Если посмотреть на фазовую диаграмму припоя БпЫ, то можно увидеть, что температура плавления находится на
уровне 138°С. Висмут используется в паяльных сплавах для достижения низких температур плавления, но висмутсодержащие сплавы обычно имеют плохие характеристики смачивания.
Многие другие сплавы, представленные в таблице 1, обладают более высокой температурой плавления, чем свинцово-оловянный эвтектический сплав с температурой плавления 183°С. Это, например, цинк-оловянный высокотемпературный бессвинцовый припой с температурой плавления 198°С.
Высокотемпературные припои несовместимы с широко распространенными материалами для изготовления печатных плат, такими как РИ-4. Помимо этого, более высокие температуры при повторной пайке могут увеличить риск повреждения платы.
В настоящий момент не существует бессвинцовых припоев, полностью заменяющих свинцовосодержащие, хотя некоторые производители описывают свои припои как «почти идентичные» [3]. Даже в этом случае для повторной пайки требуется температура жала паяльника 400°С. Для некоторых применений эта температура может оказаться слишком высокой и вызвать тепловое повреждение.
Одной из ключевых проблем использования высокотемпературных припоев, представленных в таблицах 1 и 2 при пайке волной, является повышение риска пробоя конденсаторов. При пайке волной следует поддерживать температуру в диапазоне 230…245°С, что на 45…65°С выше температуры плавления оловянно-свин-цового припоя. Бессвинцовый припой с температурой плавления 220°С потребует при пайке волной температуры 265…280°С. Это увеличивает разницу температур между предварительным нагревом и пайкой волной и, соответственно, повышает риск повреждения конденсаторов.
В целом, почти все бессвинцовые припои имеют меньшую смачиваемость (текучесть), чем эвтектические оловянно-свинцовые, и потому первые из них хуже заполняют необходимую площадь. Для улучшения текучести требуются специальные составы флюсов. Усталостные характеристики бессвинцовых припоев также недостаточно хороши, хотя в одном
Таблица 2. Примеры бессвинцовых припоев различных производителей (с любезного разрешения Dr. Raiyoman Aspandiar, Intel Corporation)
Тип припоя | Поставщик | Состав | Температура плавления, °C | Примечания |
Несовместимость индия и свинца. | ||||
Indalloy™ 227 | Arconium Specialty Alloy | 77,2Sn/20 In/2,8 Ag | 187 | Требуется бессвинцовое покрытие контактных площадок печатной платы и выводов микросхем Слишком высокая температура |
Alloy H™ | Alpha Metals | 84,5 Sn/7,5 Bi/5 Cu/2 Ag | 212 | ликвидуса. При пайке волной требуется температура более 260-С Несовместимость индия и свинца. |
Tin-Zinc Indium | AT&T | 81 Sn/9Zn/10ln | 178 | Требуется бессвинцовое покрытие |
контактных площадок печатной платы и выводов микросхем | ||||
Castin™ | AIM Products U.S. Dept. of Energy (DOE) | 96,2 Sn/2,5 Ag 0.8 Cu/0,5 Sb | 215 | Слишком высокая температура ликвидуса. При пайке волной |
Tin-Silver -Copper | (Министерство энергетики США) | 93,6Sn/4,7Ag/1,7Cu | 217 | требуется температура более 260-С |
из исследований не наблюдалось нарушения целостности паяного соединения после испытания термическим циклом для высокотемпературного припоя 96,5 Бп/3,5 Ag (последний сплав в таблице 1) [4].
В идеале температура плавления выбранного припоя должна составлять около 180°С, так чтобы для оплавления использовалась температура 210…230°С; для пайки волной — 235…245°С, а для ручной пайки — 345…400°С. Более высокие температуры ручной пайки могут использовать только высококвалифицированные
монтажники во избежание теплового повреждения.
В спецификации J-STD-006, разработанной IPC, приведен подробный список оловянно-свинцовых и бессвинцовых припоев. Однако ни один из бессвинцовых припоев не считается полной заменой эвтектического оловянно-свинцового. В настоящее время ведутся исследования по разработке бессвинцового припоя, который станет полноценной заменой упомянутому выше оловянно-свинцовому. Это насущное требование, которое неизбежно следует учесть.
Литература
1. Socolowski, Norbert. Lead free alloys and limitations for surface mount assembly. Proceedings of Surface Mount International, 1995, pp. 477—480.
2. Keeler, R. Specialty solders outshine tin/lead in problem areas. EP&P, July 1987, pp. 45—47.
3. Seelig, Karl. A study of lead free solder alloys. Circuit Assembly, October 1995, pp. 46 — 48.
4. Melton, Cindy. How good are lead free solders. SMT, June 1995, pp. 32—36.
Статья подготовлена no материалам сайта www.rayprasad.com
температура плавления и преимущества использования
Во многих государствах все большее внимание уделяется вопросам экологической безопасности материалов. Накопилась научно подтвержденная информация о вреде свинца и его соединений.
В связи с этим популярность набирает бессвинцовый припой, имеющий хорошие эксплуатационные свойства. Он менее вреден для организма человека.
Общие требования
Количество композиций металлов, не включающих свинец, постоянно увеличивается. Благодаря многолетнему применению на практике, известность получили несколько основных составов. Для многих из них характерно явление эвтектики.
Оно заключается в том, что температура плавления сплава с тщательно подобранным соотношением металлических компонентов ниже, чем у любой другой смеси выбранных металлов. Эвтектические качества бессвинцового припоя позволяют снижать температуру нагрева рабочей зоны, экономить количество потребляемой электроэнергии.
Существуют общее требования к припоям без свинца – отсутствие лишних примесей. Посторонние металлы негативно влияют на качества шва:
- если в сплавах в небольших количествах находится никель, то шов может иметь полости;
- примеси алюминия приведут к получению тусклого и зернистого соединения;
- железо значительно увеличивает вероятность образования окалины;
- медь в избыточном количестве склонна увеличивать смачиваемость;
- сурьма может вызвать образование шва, хрупкого при невысоких показателях температуры.
Важно применять припои, сделанные авторитетными производителями. На предприятиях, профессионально занимающихся получением бессвинцовых припойных сплавов, много внимания уделяется контролю чистоты всех компонентов. Качеству такой продукции можно доверять.
Олово, серебро, медь
Припои из олова и меди применяют давно. Смесь относится к эвтектическим, при этом имеет температуру плавления большую, чем другие припои, не содержащие свинца.
Припойная композиция из олова и серебра имеет отличные эксплуатационные качества. Пайка с ней проводится легко, шов получается прочным и долговечным.
Температура плавления эвтектического композита с серебром равна строго 221 °С. Узкий температурный диапазон плавления – характерная особенность всех бессвинцовых эвтектических смесей.
Припой их трех компонентов: олова, серебра и меди стал применяться гораздо раньше, чем олово-серебряный материал. Он имеет меньший показатель температуры плавления, равный 217 °С.
Некоторые зарубежные производственные компании выпускают бессвинцовый трехкомпонентный композит с соотношением металлов, несколько отличающимся от привычного.
Вследствие этого, температура плавления таких эвтектических смесей может быть иной. Подробная информация о составе обязательно указывается производителем в сопроводительных документах.
Сплавы с висмутом
Лучшей спаиваемостью обладает припой из олова, серебра и небольших количеств висмута. Иногда вместо висмута добавляют германий. Бессвинцовый сплав имеет низкую температуру плавления, которая укладывается в интервал от 200 до 210 ℃.
Значение может изменяться в зависимости от соотношения металлов. Добавки улучшают смачивание деталей расплавом, способствуют образованию качественных швов.
Очень близка температура плавления смеси олова, цинка и висмута к аналогичному показателю свинцовых припоев. Достоинством бессвинцового сплава является отсутствие токсичного компонента.
Однако цинк, как активный металл провоцирует появление многих проблем. Припойная паста подлежит быстрому использованию, при хранении она изменяется.
Паять таким бессвинцовым средством нужно с применением флюсов, в атмосфере инертных газов. Иначе велика вероятность окисления, излишнего зашлаковывания шва.
Какие применять флюсы
В качестве флюсов при проведении бессвинцовой пайки преимущественно применяют композиции в водном растворе, не содержащие летучих органических веществ (VOC).
Они не склонны к воспламенению, обладают активностью в большом диапазоне температур. Составы и пасты на их основе можно хранить в замороженном состоянии сколь угодно долго.
Флюс для бессвинцовой пайки долго не теряет необходимых свойств, обладает хорошим поверхностным натяжением, улучшает текучесть расплавленной массы.
Направления использования
Возможности пайки бессвинцовыми припоями велики. Они включают проведение спаивания волной или в специальных печах.
Можно использовать обычный паяльник. Выбор технологии определяется объектом, условиями эксплуатации спаянного изделия, спецификой производства.
При работе на предприятиях оборонного назначения рекомендуются высококачественные смеси из олова, серебра, меди, к которым при необходимости добавляют сурьму.
Присутствие сурьмы ухудшает экологическую безопасность сплава. Это очень токсичный элемент, смеси с которым применяются только в случае острой необходимости.
Для работы с профессиональной техникой в промышленности, системах связи также пригодны припои из олова, серебра, меди или только оловянно-серебряные составы эвтектического характера.
Для офисного оборудования, аудио- и видеотехники рекомендованы также составы на основе олова, серебра с добавками меди или сурьмы или без таковых. Припои, содержащие висмут, из соображений экономии денежных средств применяются значительно реже.
Влияние на здоровье
Ограниченные возможности применения бессвинцовых припоев в радиоэлектронике, их не очень хорошая смачиваемость и необычная температура плавления вызывают недовольство у многих паяльщиков.
Безопасность оловянных сплавов они ставят под сомнение. Мнение некоторых практиков сводится к тому, что неудобств много, а вред для человека все равно имеет место быть.
Олово, входящее в бессвинцовые припои, обладает токсичностью в случае, если частички попадают в легкие. Олово кипит при температуре 2600°. Это очень высокий показатель, который в процессе пайки, конечно, не достигается. Следовательно, выделение паров олова при спаивании деталей не происходит.
Свинец и все его соединения проявляют сильно выраженное токсическое действие на организм, накапливается в тканях, повреждает почки, кровеносную систему. Особенно он опасен для детей, нарушая развитие нервной системы.
Сам по себе металл не представляет опасности. Олово разрешено к применению в пищевой промышленности. Следовательно, мнение о токсичности бессвинцовых припоев не оправдано.
Пайка с бессвинцовым припоем обычно проводится по известной схеме. Поверхность деталей следует хорошо почистить, расплавить выбранный припой, распределить его на спаиваемой зоне.
Особое внимание нужно обратить на температуру нагрева. Припои без свинца плавятся при меньшей температуре. После охлаждения нужно проверить качество полученного соединения.
Indium #182 (80Au20Sn) припой в виде преформы
Температура плавления сплава Indalloy 182 (80Au/20Sn) составляет 280°C. Припой применяется в задачах, требующих высокой температуры плавления (выше 150°C), высоких характеристик термической усталости и устойчивости к высоким температурам. Она также используется в задачах, требующих высокого значения прочности при растяжении и высокой коррозионной стойкости, а также в приложениях ступенчатой пайки.
Особенности
- 80Au20Sn обеспечивает превосходную прочность паяного соединения.
- 80Au20Sn обладает отличной коррозионной стойкостью и теплопроводностью по сравнению со стандартными припоями.
- 80Au20Sn совместим с драгоценными металлами.
- 80Au20Sn отвечает требованиям Директивы RoHS.
Когда следует использовать эвтектический припой AuSn
- Присоединение кристалла: тепловые требования часто диктуют необходимость применения высокотемпературного припоя для присоединения кристалла. Обладая температурой плавления 280°C, эвтектический сплав AuSn зачастую отвечает таким требованиям.
- Задачи, требующие высокой надежности: совместимость сплава AuSn с металлизацией золотом в сочетании с его долговременной надежностью делает его хорошим выбором для задач, требующих высокой надежности, таких как СВЧ-системы, изделия медицинской и аэрокосмической отрасли и пр.
- Герметизация крышки: отличные смачивающие свойства сплава AuSn, его сравнительно низкая температура плавления (по сравнению с некоторыми сплавами для присоединения кристалла), а также его долговременная надежность обуславливают то, что этот сплав хорошо подходит для применения при герметизации крышки.
- Альтернатива пайке твердым припоем: эвтектический припой AuSn, значение предела прочности при растяжении которого составляет 275 МПа, является отличной альтернативой твердым припоям, когда при сравнительно низких температурах пайки должна достигаться высокая прочность.
Состав 80Au 20Sn Температура плавления 280°C Удельный вес 14,51 г/см³ Предел прочности при растяжении 275,8 Мпа Предел прочности при сдвиге 275,8 Мпа ТКР 16 [1∙10-6/°C] при 20°C Теплопроводность 0,57 Вт/см°C при 85°C Модуль Юнга 59 ГПа
Также поставляются преформы припоя из сплавов AuGe, AuSi и чистого Au
Формы выпуска сплава AuSn
Эвтектический припой AuSn производства компании Indium Corporation поставляется в различных формах, включая:
- Проволоку.
- Ленту.
- Проформы.
- Паяльную пасту.
Прецизионные проволоки, ленты и преформы изготавливаются по точным размерам и отвечают предъявляемым заказчиком требованиям к точности.
Условия поставки
Поставка под заказ. Срок поставки от 6 недель. Возможен вариант комплексной или индивидуальной поставки.
Упаковка, хранение и транспортировка
Indium #182 (80Au20Sn) преформы поставляются россыпью, в лентах, поддонах для автоматизированной установки. По запросу возможны другие варианты упаковки.
Бессвинцовые припои — НПП Фирма СодБи
Сегодня выдано более ста патентов на сплавы различных составов для замены свинцовых припоев. Не все сплавы коммерческие, но выбор достаточно широкий. В настоящее время сложно ответить на вопрос, какой сплав самый лучший, поскольку абсолютно равноценной замены до сих пор не предложено. Сплавы отличаются как по температуре плавления, так и по смачиваемости, прочности, стоимости. Каждый припой обладает уникальным сочетанием свойств, что затрудняет окончательный выбор.
При переводе изделий на бессвинцовую пайку приходится учитывать целый ряд факторов. Припои подбирают, исходя из особенностей конструкции устройства, топологии печатной платы, механических и электрических характеристик блока, условий его эксплуатации. При выборе учитывают также температуру плавления припоя, надежность паяных соединений, устойчивость монтируемых компонентов к температуре пайки, различия режимов при пайке оплавлением и волной припоя.
Основной критерий при выборе припоя — это температура плавления. Все припои по этому признаку можно разделить на четыре группы: низкотемпературные (температура плавления ниже 180°C), с температурой плавления, равной эвтектике Sn63/Pb37 (180…200°C), со средней температурой плавления (200…230°C) и высокотемпературные (230…350°C).
Низкотемпературные припои имеют ограниченное применение. В их состав входят, кроме олова, висмут и индий. Самые распространенные эвтектические сплавы — олово-висмут и олово-индий. Трудно ожидать, что сплавы с низкой температурой плавления обеспечат надежные паяные соединения при высоких температурах эксплуатации. Существуют также ограничения по поставкам индия и висмута, высока стоимость припоев на их основе.
Большинство среднетемпературных припоев для замены свинца — это сложные по составу сплавы на основе олова с добавлением меди, серебра, висмута и сурьмы. К сожалению, ни один из них не может полностью заменить Sn63/Pb37, у всех сплавов выше температура плавления. Наиболее близкий по своим свойствам припой Sn95,5/Ag3,8/Cu0,7 сегодня используется для пайки оплавлением при поверхностном монтаже.
Сплавы с большим содержанием свинца имеют температуру плавления около 230°C. В этом температурном диапазоне практически отсутствуют бессвинцовые припои для замены. Самый дешевый заменитель — это припой Sn99,3/Cu0,7, который рекомендован для пайки волной припоя. Недостаток Sn/Cu-припоев — высокая температура плавления (227°C для эвтектики) и низкая прочность. Предпочтительны эвтектические сплавы, поскольку их кристаллизация происходит в узком температурном диапазоне, при этом отсутствует смещение компонентов, в результате чего достигается более высокая надежность соединений (меньше вероятность получения «холодных» паек).
Лучшими свойствами обладают сплавы Sn/Ag, у них более высокая смачиваемость и прочность по сравнению с Sn/Cu. Эвтектический сплав Sn96,5/Ag3,5 с температурой плавления 221°C при испытаниях на термоциклирование показал более высокую надежность по сравнению с Sn/Pb. Припой Sn96,5/Ag3,5 многие годы успешно применяется в специальной аппаратуре.
Эвтектический припой Sn95,5/Ag3,8/Cu0,7 был получен в результате доработки базового сплава Sn/Ag. Четыре года назад этот сплав был неизвестен, поскольку припой Sn/Ag/Cu имел более низкую точку плавления (217°C) по сравнению с Sn/Ag. Точный состав этого припоя по-прежнему остается предметом для обсуждения. Sn/Ag/Cu может быть использован для получения как универсальных, так и высокотемпературных припоев.
Sn93,5/Ag3,5/Bi3 имеет более низкую температуру плавления и более высокую надежность паяных соединений. Сплав обладает наилучшей паяемостью среди всех бессвинцовых припоев. Добавление меди и/или германия к Sn/Ag/Bi значительно повышает смачиваемость, а также прочность паяного соединения.
Припой Sn89/Zn8/Bi3 имеет температуру плавления, близкую к эвтектике Sn/Pb, однако наличие в его составе цинка приводит к ряду проблем. Припойные пасты на этой основе имеют короткое время жизни, требуется флюс повышенной активности, при оплавлении образуется труднорастворимая окалина, паяные соединения подвержены коррозии, требуется обязательная промывка соединений после пайки.
Сегодня в промышленности сложилось единое мнение, что наилучшей альтернативой для замены эвтектики Sn62/Pb38 в аппаратуре общего назначении является сплав Sn95,5/Ag3,8/Cu0,7 с температурой плавления 217°C (что на 34°C выше Sn62/Pb38). Это незначительное, на первый взгляд, изменение режима пайки может привести к серьезным проблемам при монтаже аппаратуры, кардинальным изменениям в используемых материалах и техпроцессах.
National Electronics Manufac-turing Initiative (NEMI) рекомендует для пайки оплавлением сплав Sn3,9/Ag0,6/Cu, для пайки волной — менее дорогие припои Sn0,7/Cu и Sn3,5/Ag, поскольку во втором случае требуются большие объемы припойного материала. Такого же мнения придерживается и европейский консорциум IDEALS. В настоящее время эта организация занята изучением сплава Sn/Ag3,8/Cu0,76, считая его пригодным как для оплавления и пайки волной, так и для ремонтных работ.
JEIPA предлагается три сплава для замены Sn/Pb — олово/серебро/медь (Sn/Ag/Cu) и два сплава на основе олово/серебро/висмут (Sn/Ag/Bi). Panasonic рассматривает возможность использования нескольких бессвинцовых припоев, включая Sn/Ag/Bi, лучший из которых определится в процессе промышленных испытаний.
Результаты проводимых во многих странах исследований говорят о том, что на сегодняшний день лидером в бессвинцовой гонке являются сплавы системы Sn/Ag/Cu. Возможно, в будущем будут найдены и другие составы, но к тому времени Sn/Ag/Cu займет настолько прочные позиции в промышленности, что сместить его с пьедестала будет практически невозможно.
| Состав сплава | Tпл, °C | Плот- ность г/см³ | Область приме- нения | Примечание | Другие сведения |
|---|---|---|---|---|---|
| висмут 76,5 %, таллий 23,5 % | 198 | Т, П | Кислотоупорен | Эвтектический сплав | |
| олово 89 %, цинк 11 % | 198 | Т, П | |||
| висмут 47,5 %, таллий 52,5 % | 188 | Т | Эвтектический сплав | ||
| висмут 44,2 %, свинец 9,8 %, таллий 48 % | 186 | Т | ∑? | Эвтектический сплав | |
| олово 62 %, свинец 38 % | 183 | 8,5 | Т, П | Эвтектический сплав, ~ПОС 61 | |
| олово 64 %, свинец 36 % | 181 | Т, П | |||
| натрий 70 %, ртуть 30 % | 181 | Т | Хим.акт, Токсичен. | ||
| кадмий 32 %, олово 68 % | 177 (178) | Т, П | Токсичен. | Эвтектический сплав | |
| свинец 32 %, олово 68 % | 177 | Т, П | |||
| висмут 12,8 %, свинец 49 %, олово 38,2 % | 172 | Т, П | |||
| калий 80 %, таллий 20 % | 165 | Т | Хим.акт | ||
| висмут 13,3 %, свинец 46 %, олово 40,1 % | 165 | Т, П | ∑? | ||
| висмут 10,5 %, свинец 42 %, олово 47,5 % | 160 | Т, П | |||
| висмут 13,7 %, свинец 44,8 %, олово 41,5 % | 160 | Т, П | Эвтектический сплав | ||
| висмут 16 %, свинец 36 %, олово 48 % | 155 | Т, П | |||
| висмут 18,1 %, свинец 36,2 %, олово 45,7 % | 151 | Т, П | |||
| висмут 25 %, свинец 50 %, олово 25 % | 149 | Т, П | |||
| висмут 62,5 %, кадмий 37,5 % | 149 | Т, П | Токсичен. | ||
| висмут 19 %, свинец 38 %, олово 43 % | 148 | Т, П | |||
| висмут 50 %, свинец 50 % | 145 | Т, П | |||
| свинец 32 %, олово 50 %, кадмий 18 % | 145 | Т, П | Токсичен. | ||
| висмут 60 %, кадмий 40 % | 144 | Т, П | Токсичен. | Эвтектический сплав | |
| свинец 42 %, олово 37 % | 143 | Т, П | ∑? | ||
| кадмий 18,2 %, свинец 30,6 %, олово 51,2 % | 142 | 8,8 | Т, П | Токсичен. | ~ПОСК 50-18 |
| висмут 57 %, таллий 43 % | 139 | Т | Эвтектический сплав | ||
| висмут 57 %, олово 43 % | 138 | Т, П | Эвтектический сплав | ||
| висмут 58 %, олово 42 % | 136,5 | Т, П | |||
| ртуть 70 %, калий 30 % | 135 | Т | Хим.акт, Токсичен. | ||
| калий 90 %, таллий 10 % | 133 | Т | Хим.акт | ||
| висмут 28,5 %, свинец 43 %, олово 28,5 % | 132 | Т, П | |||
| висмут 56 %, олово 40 %, цинк 4 % | 130 | Т, П | Эвтектический сплав | ||
| висмут 43 %, свинец 43 %, олово 13 % | 128 | Т, П | ∑? | ||
| висмут 27,2 %, свинец 44,5 %, олово 33,3 % | 127 | Т, П | ∑? | ||
| висмут 56,5 %, олово 43,5 % | 125 | Т, П | Эвтектический сплав | ||
| висмут 56 %, свинец 44 % | 125 | Т, П | |||
| олово 52 %, индий 48 % | 125 | П | ~ПОИн 52 | ||
| висмут 55,5 %, свинец 44,5 % | 124 | Т, П | Эвтектический сплав | ||
| висмут 33,4 %, свинец 33,3 %, олово 33,3 % | 123 | Т, П | ~ПОСВ 33 | ||
| висмут 36,5 %, свинец 36,5 %, олово 27 % | 117 | Т, П | |||
| висмут 40 %, свинец 40 %, олово 20 % | 113 | Т, П | Висмутовый Сплав | ||
| висмут 42,1 %, свинец 42,1 %, олово 15,8 % | 108 | Т, П | |||
| висмут 48 %, свинец 28,5 %, олово 14,5 %, ртуть 9 % | 105 | Т | |||
| висмут 53 %, олово 26 %, кадмий 21 % | 103 | Т, П | Токсичен. | ||
| висмут 54,4 %, свинец 25,8 %, олово 19,8 % | 101 | Т, П | |||
| висмут 50 %, свинец 28 %, олово 22 % | 100 | Т, П | Сплав Роуза (Розе) | ||
| висмут 50 %, свинец 40 %, олово 10 % | 100 | Т, П | |||
| висмут 40 %, свинец 20 %, олово 40 % | 100 | Т, П, М | |||
| висмут 47 %, свинец 35,3 %, олово 17,7 % | 98 | Т, П, М | |||
| висмут 52,5 %, свинец 32 %, олово 12,5 % | 96 | Т, П, М | ∑? | ||
| висмут 52 %, свинец 32 %, олово 16 % | 96 | Т, П, М | |||
| висмут 50 %, олово 25 %, кадмий 25 % | 95 | Т, П, М | Токсичен. | ||
| висмут 49,9 %, свинец 43,4 %, кадмий 6,7 % | 95 | Т, П, М | Токсичен. | ||
| висмут 50 %, свинец 31 %, олово 19 % | 94,5 | Т, П, М | |||
| висмут 50 %, свинец 31,2 %, олово 18,8 % | 94 | Т, П, М | Сплав Ньютона | ||
| висмут 50 %, свинец 25 %, олово 25 % | 93 (93,75) | Т, П, М | Сплав Розе | ||
| висмут 50 %, свинец 30 %, олово 20 % | 92 (91,6) | Т, П, М | Сплав Лихтенберга | ||
| висмут 52 %, кадмий 8 %, свинец 40 % | 91,5 | Т, П, М | Токсичен. | ||
| висмут 51,6 %, кадмий 8,1 %, свинец 40,3 % | 91 | Т, П, М | Токсичен. | ||
| висмут 55,2 %, свинец 33,3 %, таллий 11,5 % | 91 | Т | Эвтектический сплав | ||
| натрий 50 %, ртуть 50 % | 90 | Т | Хим.акт, Токсичен. | ||
| натрий 90 %, ртуть 10 % | 90 | Т | Хим.акт, Токсичен. | ||
| висмут 50 %, олово 25 %, свинец 25 % | 90 | Т, П, М | ~ПОСВ 50, сплав Розе | ||
| висмут 53,2 %, кадмий 7,1 %, свинец 39,7 % | 89,5 | Т, П, М | Токсичен. | ||
| натрий 96,7 %, золото 3,3 % | 80 | Т | Хим.акт. | Эвтектический сплав | |
| натрий 80 %, ртуть 20 % | 80 | Т | Хим.акт, Токсичен. | ||
| висмут 35,3 %, кадмий 9,5 %, свинец 35,1 %, олово 20,1 % | 80 | Т, П, М | Токсичен. | ||
| висмут 58 %, индий 17 %, олово 25 % | 79 | Т, П, М | Эвтектический сплав. Сплав Филдса (англ.)русск.. | ||
| натрий 90 %, калий 10 % | 77 | Т | Хим.акт | ||
| висмут 50 %, свинец 34,5 %, олово 9,3 %, кадмий 6,2 % | 77 | Т, П, М | Токсичен. | ||
| висмут 50 %, свинец 34,4 %, олово 9,4 %, кадмий 6,2 % | 76,5 | Т, П, М | Токсичен. | ||
| висмут 27,5 %, кадмий 34,5 %, свинец 27,5 %, олово 10,5 % | 75 | Т, П, М | Токсичен. | ||
| висмут 33,7 %, индий 65,3 % | 72 | Т, П, М | ∑? | Эвтектический сплав | |
| висмут 38,4 %, свинец 30,8 %, олово 15,4 %, кадмий 15,4 % | 71 | Т, П, М | Токсичен. | ||
| висмут 49,5 %, свинец 27,27 %, олово 13,13 %, кадмий 10,1 % | 70 | Т, П, М | Токсичен. | Эвтектический сплав | |
| висмут 50 %, свинец 26,3 %, олово 13,3 %, кадмий 10 % | 70 | Т, П, М | Токсичен. | ||
| натрий 70 %, ртуть 30 % | 70 | Т | Хим.акт, Токсичен. | ||
| висмут 48,8 %, свинец 24,3 %, олово 13,8 %, кадмий 13,1 % | 68,5 | Т, П, М | Токсичен. | ||
| висмут 52,2 %, свинец 26 %, олово 14,8 %, кадмий 7 % | 68,5 | Т, П, М | Токсичен. | ||
| висмут 50,1 %, свинец 22,6 %, олово 13,3 %, кадмий 10 % | 68 | Т, П, М | Токсичен. | Сплав Липовица | |
| висмут 50 %, свинец 25 %, олово 12,5 %, кадмий 12,5 % | 68 | Т, П, М | Токсичен. | Сплав Вуда | |
| висмут 50,4 %, свинец 25,1 %, олово 14,3 %, кадмий 10,2 % | 67,5 | Т, П, М | Токсичен. | Сплав Вуда | |
| висмут 50,1 %, свинец 24,9 %, олово 14,2 %, кадмий 10,8 % | 65,5 | Т, П, М | Токсичен. | Сплав Вуда | |
| натрий 99 %, таллий 1 % | 64 | Т | Хим.акт | Эвтектический сплав | |
| висмут 50,0 %, олово 12,5 %, свинец 25 %, кадмий 12,5 % | 60,5 | Т, П, М, Ж | Токсичен. | ||
| висмут 53,5 %, олово 19 %, свинец 17 %, ртуть 10,5 % | 60 | Т | токсичен | ||
| натрий 60 %, ртуть 40 % | 60 | Т | Хим.акт. Токсичен. | ||
| натрий 80 %, калий 20 % | 58 | Т | Хим.акт. | ||
| висмут 49,4 %, индий 21 %, свинец 18 %, олово 11,6 % | 57 | Т, П, М, Ж | Эвтектический сплав | ||
| ртуть 70 %, натрий 30 % | 55 | Т | токсичен, реаг.с водой. | ||
| висмут 42 %, свинец 32 %, ртуть 20 %, кадмий 6 % | 50 | Т | токсичен | ||
| висмут 36 %, ртуть 30 %, свинец 28 %, кадмий 6 % | 48 | Т | токсичен | ||
| висмут 47,7 %, индий 19,1 %, олово 8,3 %, кадмий 5,3 %, свинец 22,6 % | 47 | Т, П, М, Ж | Токсичен. | Эвтектический сплав | |
| натрий 50 %, ртуть 50 % | 45 | Т | Хим.акт. | ||
| висмут 40,2 %, кадмий 8,1 %, индий 17,8 %, свинец 22,2 %, олово 10,7 %, таллий 1 % | 41,5 | Т, П, М, Ж | Токсичен. | ||
| натрий 70 %, калий 30 % | 41 | Т | ∑?Хим.акт. | ||
| натрий 60 %, калий 40 % | 26 | Т | Хим.акт. | ||
| галлий 95 %, цинк 5 % | 25 | 5,95 | Т | ||
| натрий 85,2 %, ртуть 14,8 % | 21,4 | Т | Хим.акт. | ||
| галлий 92 %, олово 8 % | 20 | Т | |||
| натрий 56 %, калий 44 % | 19 | Т | Хим.акт. | ||
| калий 90 %, натрий 10 % | 17,5 | Т | Хим.акт. | ||
| галлий 82 %, олово 12 %, цинк 6 % | 17 | 6,13 | Т | ||
| галлий 76 %, индий 24 % | 16 | 6,235 | Т | ||
| галлий 67 %, индий 29 %, цинк 4 % | 13 | 6,355 | Т | ||
| калий 50 %, натрий 50 % | 11 | Т | Хим.акт. | ||
| Галлий 67 %, индий 20,5 %, олово 12,5 % | 10,6 | Т | |||
| калий 60 %, натрий 40 % | 5 | Т | Хим.акт. | ||
| галлий 62 %, индий 25 %, олово 13 % | 4,85 | 6,44 | Т | ||
| галлий 61 %, индий 25 %, олово 13 %, цинк 1 % | 3 | 6,4 | Т | Русский сплав | |
| калий 70 %, натрий 30 % | −3,5 | Т, Л | Хим.акт. | ||
| рубидий 91,8 %, натрий 8,2 % | −4,5 | 1,485 | Т | Хим.акт. | |
| калий 80 %, натрий 20 % | −10 | 0,878 | Т, Л | Хим.акт. | |
| калий 78 %, натрий 22 % | −11,4 | Т, Л | Хим.акт. | ||
| калий 77,3 %, натрий 22,7 % | −12,5 | 0,882 | Т, Л, И | Хим.акт. | |
| цезий 93 %, натрий 7 % | −28 | 1,765 | Т, И | Хим.акт. | |
| цезий 94,5 %, натрий 5,5 % | −30 | 1,778 | Т, И | Хим.акт. | |
| ртуть 97,2 %, натрий 2,8 % | −48,2 | 13,16 | Т | Реаг.с водой. | |
| ртуть 91,44 %, таллий 8,56 % | −61 | 13,45 | Т | Наиболее легкоплавкая амальгама | |
| натрий 12 %, калий 47 %, цезий 41 % | −78 | 1,28 | Т, И | Реаг. с водой. | Советский сплав |
Эвтектические припои — Большая химическая энциклопедия
Шероховатость имеет важное значение при смачивании. Хотя эвтектический припой SnPb обычно образует с медью угол контакта 15-20 °, он полностью смачивает поверхность шероховатой гальванической меди и образует фрактальный фронт растекания [69]. [Стр.359]Бессвинцовые припои в основном основаны на Sn-содержащих бинарных и тройных сплавах. Среди них система Sn-Ag является одним из первых коммерчески доступных бессвинцовых припоев и рекомендована для универсального использования в качестве замены эвтектического припоя Sn-Pb.Добавление наночастиц второй фазы помогает улучшить термомеханические свойства, такие как температура плавления, механическая прочность, сопротивление механической усталости, сопротивление ползучести и надежность паяных соединений. [Pg.242]
CO-DEPOSITION EUTECTIC SOLDER AU-SN С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОПЛОСКАНИЯ ИМПУЛЬСНЫМ ТОКОМ … [Pg.329]
На рисунке 11-15 показаны выступы эвтектического припоя, помещенные на испытательную подложку 18 x 18 с толщиной покрытия 100 мкм. диаметр площадок по центрам 250 мкм. Объем припоя, нанесенный на контактную площадку, эквивалентен диаметру капли в 100 мкм.Ножки припоя приобретают форму, показанную на рис. 11-15, в результате быстрого затвердевания [18]. Ножки размещались со скоростью 400 с путем растрирования подложки в горизонтальном направлении рядов паяных выступов. [Pg.218]
Благодаря улучшенным составам проводящие клеи на органической основе стали возможной заменой эвтектических припоев. В таблице 4 показаны типичные одно- и двухкомпонентные проводящие клеи 1970-х годов. В однокомпонентной адгезивной системе использовался скрытый катализатор для увеличения срока службы, но требовался цикл высокотемпературного отверждения.Двухкомпонентная система, разработанная … [Pg.849]
UF-3400 / 3MCo. Беспоточная ненаполненная эпоксидная смола — сборка FUp-chip / BGA или CSP и соединение CSP с печатными платами (устройства с эвтектическим припоем олово / свинец). Автоматическое дозирование (игла 22-го размера), сборка CSP и приклеивание FCOB и CSP к ламинатам. [Стр.296]
CSP был установлен на печатную плату с использованием шариков эвтектического припоя (37Pb / 63Sn) и пасты. Высота паяных соединений составляла примерно 0,45 мм. [Стр.11]
Припой с самой низкой температурой плавления (эвтектический) для электроники… [Pg.416]
| Рис. 630 Эволюция профиля концентрации эвтектического припоя при термомиграции. |
Минимальная температура 230 ° C требуется для обеспечения адекватного смачивания и растекания бессвинцовым припоем на контактных площадках печатной платы, а также на выводах компонентов и выводах. Температуры, превышающие 245 ° C, увеличивают вероятность термического повреждения более крупных пластиковых корпусов (например,g., устройства BGA и QFP). Когда температура превышает 260 ° C, существует возможность термической деградации пассивных компонентов микросхемы (конденсаторов микросхемы, индукторов или фильтров), а также структур печатных плат (например, переходных отверстий) и ламинированных материалов. В случае эвтектического припоя Sn-Pb, плавящегося при 183 ° C, минимальная температура процесса 215 ° C обеспечивает адекватную паяемость, что на 15 ° C ниже, чем у номинального бессвинцового процесса. Доступное технологическое окно Sn-Pb составляет от 215 ° C до 260 ° C или AT, равное 45 ° C, а не AT 30 ° C для бессвинцовых припоев Sn-Ag-Cu (T di = 217 ° C). C).[Pg.954]
Патанаик, С., Раман, В., Деформация и разрушение эвтектического припоя висмут-олово, Труды Международной конференции по разработке материалов в микроэлектронике, август 1991 г., стр. 251-256. [Стр.1055]
.
Эвтектические пайки припоя — Большая Химическая Энциклопедия
На рис. 11-15 показаны выступы из эвтектического припоя, размещенные на испытательной подложке 18 x 18 с контактными площадками диаметром 100 мкм на центрах 250 мкм. Объем припоя, нанесенный на контактную площадку, эквивалентен диаметру капли в 100 мкм. Ножки припоя приобретают форму, показанную на рис. 11-15, в результате быстрого затвердевания [18]. Ножки размещались со скоростью 400 с путем растрирования подложки в горизонтальном направлении рядов паяных выступов.[Стр.218]UF-3400 / 3MCo. Беспоточная ненаполненная эпоксидная смола — сборка FUp-chip / BGA или CSP и соединение CSP с печатными платами (устройства с эвтектическим припоем олово / свинец). Автоматическое дозирование (игла 22-го размера), сборка CSP и приклеивание FCOB и CSP к ламинатам. [Pg.296]
Для применения с перевернутыми кристаллами на эвтектический припой Bi-Sn наносили гальваническое покрытие для образования выпуклостей припоя на различных металлизациях под выступом (UBM) [37]. На основании характера межфазных реакций и прочности шарика на сдвиг, проявляемой при многократных циклах оплавления, выступы припоя Bi-Sn были идентифицированы как потенциальный кандидат на замену выступов эвтектического припоя Pb-Sn.[Pg.287]
Баггерман, А. Шварцбах, Д. 1998. Паяные эвтектические выступы из PbSn для флип-чипа. IEEE Transactions по упаковке компонентов и технологии производства, часть B-Adv. Упаковка 21 371-381. [Pg.405]
Liu YH, Lin KL (2005) Повреждения и микроструктурные изменения выпуклостей припоя флип-чипа из композита с высоким содержанием свинца и эвтектического SnPb, вызванные электромиграцией. [Pg.1313]
Паяные выступы с перевернутым припоем Pb-3Sn, Pb-5Sn, Pb-50In, эвтектические Sn-Cu … [Стр. 11]
Пайки для пайки EGA Пайки с двойным припоем Pb-lOSn (шарик ) и эвтектического Sn-37Pb (шаровые и карточные насадки) Однопаяные выступы, эвтектические Sn-37Pb, эвтектические Sn-Pb-2Ag, Sn-Ag-Cu… [Pg.11]
В качестве альтернативы, низкотемпературный припой (например, эвтектический сплав Pb-Sn) может использоваться для прикрепления кремниевого чипа (имеющего пайки припоя с высоким содержанием Pb и Pb-Sn) к органическим печатные платы. Платы не повреждаются при низкотемпературной пайке. Эта версия сборки флип-чипа называется технологией прямого присоединения чипа (DCA) или технологией флип-чип на плате (FCOB). [Pg.194]
Вторая технология перевернутого кристалла реализуется за счет использования выступов из припоя с высоким содержанием Pb или других низкотемпературных припоев с низкой температурой плавления.Эти чипы могут быть прикреплены непосредственно к держателю чипа оплавлением при низкой температуре. В этом случае носитель чипа может быть керамическим или органическим ламинатом. [Pg.194]
Jang, S.Y. Пайк, К. Сравнение гальванических эвтектических припоев Sn / Bi и Pb / Sn на различных системах UBM. Proc. 50-я конференция ECTC, Лас-Вегас, штат Невада, май 2000 г. 64–68. [Pg.298]
Хотя по припоям на основе свинца было проведено значительно больше исследований, чем по бессвинцовым припоям, литература скудна по сравнению с другими проводниками, такими как Cu, Al и их сплавы.Припои на основе свинца представляют собой двухфазные сплавы (рис. 6), обычно в сочетании с оловом, но иногда в сочетании с другими металлами в зависимости от конкретного применения. Во многих приложениях, например в микроэлектронике, где требуются низкие температуры плавления, используются эвтектические (63% Sn / Pb) или почти эвтектические припои, но припои с высоким содержанием Pb (> 90% Pb) обычно используются для перевернутых кристаллов. припаять неровности из-за их устойчивости к электромиграции. [Pg.836]
Ли, T.Y. Ту, К. Фрир, Д. Электромиграция эвтектических выступов припоя SnPb и SnAgs gCuo flip-chip и металлизация под выступом.J. Appl. Phys. 2001, 90, 4502-4508. [Pg.850]
В данном исследовании обсуждалось поведение двух бессвинцовых припоев и эвтектического припоя оловянно-свинцового припоя, нанесенного на сборку печатных плат, подвергнутых новому испытанию на температурный цикл, при упруго-пластической ползучести. Можно видеть, что в случае одинаковой шкалы для WLCSP и WLCSP с imderfill разница в эквивалентном диапазоне полной деформации превышает порядок величины для этих трех паяных соединений. [Стр.174]
| Рисунок 12.4. Слева — изображение, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа, контактных площадок ввода / вывода кремниевой ИС, натолкнувшихся на эвтектический припой свинец / олово после оплавления припоя. Справа — фотография соединительных контактных площадок печатной монтажной платы, которые были напечатаны припоем свинец / олово перед оплавлением. |
.Четырехъядерный эвтектический припой
Cardas | Hifi Коллективный
AfghanistanAland IslandsAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua и BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBosnia и HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Индийский океан TerritoryBritish Virgin IslandsBruneiBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCape VerdeCaribbean NetherlandsCayman IslandsCentral африканских RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Килинг) IslandsColombiaComorosCongo (Браззавиль) Конго (Киншаса) Кук IslandsCosta RicaCroatiaCubaCuraçaoCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland IslandsFaroe IslandsFijiFinlandFranceFrench GuianaFrench PolynesiaFrench Южный TerritoriesGabonGambiaGeorgiaGermanyGhanaGibraltarGreeceGreenlandGrenadaGuadeloupeGuamGuatemalaGuernseyGuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHeard Остров и Макдональд Исла ndsHondurasHong Kong S.А.Р., ChinaHungaryIcelandIndiaIndonesiaIranIraqIrelandIsle из ManIsraelItalyIvory CoastJamaicaJapanJerseyJordanKazakhstanKenyaKiribatiKuwaitKyrgyzstanLaosLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacao S.A.R., ChinaMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesiaMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNetherlands AntillesNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorthern Mariana IslandsNorth KoreaNorwayOmanPakistanPalauPalestinian TerritoryPanamaPapua Новый GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalPuerto RicoQatarReunionRomaniaRussiaRwandaSaint BarthélemySaint HelenaSaint Киттс и NevisSaint LuciaSaint Мартин (французская часть) Сен-Пьер и MiquelonSaint Винсент и GrenadinesSamoaSan MarinoSao Томе и PrincipeSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSint MaartenSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSom aliaЮжная АфрикаЮжная Грузия и Южные Сандвичевы островаЮжная КореяЮжный СуданИспанияШри-ЛанкаСуданСуринамШпицберген и Ян-МайенСвазилендШвецияШвейцарияСирияТайваньТаджикистанТанзанияТаиландТимор-ЛестеТогоТокелаТокелаТонгаТринидад и ТобагоЮжные Виргинские островаУгандаУкраинаОбъединенные Арабские ЭмиратыВеликобританияСоединенные ШтатыМалые отдаленные острова СШАУругвайУзбекистанВануатуВатиканВенесуэлаВьетнамУоллис и ФутунаЗападная СахараЙеменЗамбияЗимбабве
Сохранить .