锡焊条产品技术工艺应用前景分析

第一节 国外锡焊条产品技术工艺应用前景

无铅焊锡合金经过十来年的发展，已被市场接受，目前市面上主要流行两大类无铅合金。一种为Sn/Cu/X，即在Sn/Cu无铅合金的基础上加入微量的其他元素来改善特性；另一种为Sn/Ag/Cu合金。

1、Sn/Cu/X无铅合金

Sn/Cu/X无铅合金分为两种：一种为Cu含量在0.5-0.7%  X＜0.1%的无铅合金；一种为Cu含量大于2%的无铅合金。下面分别讨论。

a．Sn/0.5-0.7Cu/X无铅焊锡合金

    Sn/0.7Cu是最早提出的无铅焊锡合金，可惜因熔点高（227℃）、润湿性较差、分散的Cu6Sn5粒子组织粗大导致Sn/0.7Cu合金的高温稳定性和热疲劳可靠性较差，故较少直接作为无铅焊料合金使用。

日本Nihon Superior公司在Sn/0.7Cu合金的基础上加入微量的Ni、Ge并将此合金命名为SN100C，该合金已在24个国家地区取得专利并已在市场成功应用了逾十年的时间。日本NS投入大量的人力物力对此合金的相关特性进行研究，发表了许多研究成果。

目前此合金已被许多著名电子集团认可并获得较大范围的应用。日本NS公司也授权了美国AIM、FCT、欧洲DKL、BALVER ZINN(Cobar)、日本ASAHI、FUKUDA以及晟楠、WKK等公司进行生产销售。

总体上说，由于Ni和Ge的加入，降低了波峰焊作业温度（260℃即可）增加焊锡流动性从而增加焊锡润湿性、减少桥连拉尖的发生和锡渣的产生、焊点光滑光亮、蚀铜速度慢等等特点，从而得到了市场的认可。中国焊锡网  http://tinnet.cn  关键字:焊锡,焊料,锡,锡条,锡丝,锡渣,锡膏,助焊剂,焊锡网

目前NS公司已将此合金制作成焊锡条、丝、膏、BGA等等产品。

Sn/0.7Cu/Ni+P是含Ni的Sn/0.7Cu无铅焊锡合金的另一变种。目前日本千住已推出一种商品名为M24E的Sn/0.7Cu/0.03Ni/P的无铅合金，韩国ECOJOIN也推出商品名为3N06的Sn/0.5Cu/0.06Ni/0.005P的无铅合金。然而，日本Nihon Superior认为添加P会抵消添加Ni的效果有可能产生焊点裂缝。日本千住也认为在长时间负荷的状态下不要使用SnCuNi焊锡材料，因此此成分合金的实际使用效果有待继续研究。

Sn/0.5Cu+Co是美国METALLIC RESOURCES公司的专利产品，商品名为Colbalt 995。目前美国Indium公司和Qualitek公司均得到该公司的专利授权，可以生产销售。作者认为，该合金是一个比较有应用前景的无铅焊锡合金，但目前此合金在市场上并不常见，且对此合金的相关特性研究仍有待进一步深入。

另外在市场上还可以见到新加坡朝日的Sn/0.7Cu+Si的专利产品和广州添硕的Sn/0.7Cu+Ti专利产品。

总体上来说，在Sn/0.7Cu无铅合金的基础上加入微量的其他元素可以细化合金晶粒，增强焊锡流动性，减少锡渣生成，提升焊锡润湿性，抑制铜的溶蚀速度，在波峰焊、手工焊中有着很广泛的应用前景。

b．Sn/3-4Cu/X无铅焊锡合金

在制造变压器、线圈、电感、保险丝等含有漆包线的元器件时，漆包线的漆皮需在380℃以上高温才能烫除。在此高温作业条件下，漆包线的铜很容易溶蚀于焊料中，使铜线变细甚至细铜线被完全蚀断，造成作业困扰。另一方面在此高温作业中，锡面易氧化，造成锡渣多，镀层发黄等问题。

为解决此问题，一方面可以把铜含量提升至3%以上，另一方面添加入可以抑制铜的溶蚀速度的其它元素以及防止高温氧化的元素，这样即可避免此作业困扰。这里的X是每一生产厂家的秘方，一般不告示他人。

2、 Sn-Ag-Cu无铅焊锡合金

目前市场上应用的Sn-Ag-Cu无铅合金分为两种，一种是高银的无铅合金即银含量在3-4%的范围内，另外一种银的含量在0.3-1%范围内，下面我们分别进行讨论：

a．高银无铅焊锡合金（Sn/3-4Ag/0.5-1Cu）

综合应用的工艺性，焊接连接的可靠性及成本等要求进行评估，IPC SPVC向工业部门推荐了下述合金:

Sn/3.0Ag/0.5Cu（SAC305）

Sn/3.8Ag/0.7Cu

Sn/4.0Ag/0.5Cu

其中Sn/3.0Ag/0.5Cu是日本千住公司的专利产品，是目前市场的主流合金，其他两种也有部分客户选用。

已有研究表明：Sn/3.0Ag/0.5Cu，Sn/3.8Ag/0.7Cu，Sn/4.0Ag/0.5Cu的合金特性基本一致。从成本方面考虑，将会逐渐趋向于选用Sn/3.0Ag/0.5Cu合金。

与Sn/Cu/X合金相比，Sn/3.0Ag/0.5Cu有更低的熔点，更好的润湿性，更低的作业温度，但缺点是原料成本高，凝固后的焊点有时会有裂缝，使用时蚀铜速度快，因此使用成本较高。

日本富士电机在Sn/3.0Ag/0.5Cu加入Ni、Ge并申请了专利。研究表明本合金加入Ni、Ge后，可以使合金的润湿性和耐热疲劳性得到提升，并减少裂缝。

韩国ECOJOIN声称在本合金加入一种防裂缝剂后，可以大大减少裂缝产生。

b．低银无铅焊锡合金（Sn/0.3-1Ag/0.5-0.7Cu）

    由于银价高昂，使用厂商成本压力很大，为降低成本，降低银的含量又能满足Sn/3Ag/0.5Cu合金特性的无铅合金为众焊锡生产厂商研究的项目。

目前最常用的低银合金为Sn/0.3Ag/0.7Cu，为提升低银合金的性能有些厂商在此合金的基础上加入微量其他元素，如Cookson Alpha在此合金基础上加入微量的Bi和稀土元素并声称工艺良率与可靠性可以与Sn/3Ag/0.5Cu合金相比。

为进一步提升低银无铅合金的性能，Cookson Alpha新近推出SACX 0807并通过大量实验证明本合金可以和SAC 305相媲美且锡渣更少。

目前主要在用的低银无铅合金还有Sn/0.5Ag/0.5Cu及Sn/1Ag/0.5Cu等，业界也已推出多款的低银锡膏如日本Tamura的LF SOLDER GP-211-19锡膏（合金为Sn/0.3Ag/0.7Cu）及Kester的NXG1-HF锡膏（主要合金为Sn/1Ag/0.5Cu和Sn/0.3Ag/0.7Cu）。

Sn/Cu合金和Sn/Ag/Cu合金的焊点混搭问题。更多资讯：http://www.0769zhuoli.com/

目前日本Nihon Superior和美国AIM公司均对此问题做了大量研究，结果表明，用SN100C锡丝焊上SAC 305焊点时，未发现可靠性下降，反之也然。因此用SN100C进行波峰焊和用SAC 305进行SMT和用SN100C锡丝进行补焊是可行的，不会影响其可靠性，

第二节 我国的锡焊条技术工艺应用前景

无铅工艺的下一步的发展关键取决于无铅焊料的发展，由于现在主流的无铅焊料中包含有较高比例的贵金属银，而且相应的资源也越来越匮乏，导致无铅焊料的成本越来越高。要想无铅化能够得到健康而顺利的发展，必须解决无铅焊料的成本问题，并且同时还需兼顾到产品的可靠性。因此，低银或不含有银的低成本无铅焊料的研发是关键。另外无铅焊点的可靠性评价技术还有许多问题没有解决，导致高可靠性要求的产品一时无法推广无铅化，因此可靠性问题又将是一个研究的焦点和热点。这样一来，使用SAC305作为标准合金的测试标准、合格判据都将要重新修订，无铅焊料标准中将包括一些新型合金体系。无铅焊点可靠性评价方法的标准化则是下一阶段工作一个重点，只有等到无铅焊点的寿命可以依赖标准的方法进行评估，无铅化的技术才算基本成熟。

第三节 我国锡焊条技术工艺发展对行业项目投资的影响

电子工业用锡铅焊料已有五十多年的历史，近年来为了减少铅对环境的污染和人类健康的影响，世界各国相继研发出各种无铅焊料，如锡银系、锡铜系、锡铋系、锡锌系等无铅焊料。

第四节 不同锡焊条技术工艺生产线投资收益性比较

不同锡焊条技术工艺生产线投资收益性比较

第五节 投资锡焊条项目应注意的技术工艺问题

在生产锡焊条时对锡条品质主要有以下几方面要求：

（1）锡条表面光滑；

（2）焊接时流动性好，润湿性佳；

（3）力学性能好；

（4）焊点光亮；

（5）氧化残渣少

锡条表面常见缺陷有花点、起泡。这些缺陷是制造工艺和使用模具所造成，如制造时没有刮条面，冷却系统不好、模具不光滑等都会导致以上问题。起泡的原因跟制造时的天气有关。生产工人拿锡条时，不要直接用手，手中的水分会影响到锡条的光亮度，锡条送版时最好采用保鲜纸，既可以看到光亮度、又不受潮。存放时间长或存放地点过潮时，锡条表面会有一层氧化物，也会使锡条光亮度变淡，但对使用效果影响不大。

第六节 我国锡焊条行业典型投资项目分析

2009-2010年我国焊锡主要拟在建项目分布