【正文】 mm3 的小焊點(diǎn)的應(yīng)變和應(yīng)變速率比體積為785 mm3 的大焊點(diǎn)的應(yīng)變和應(yīng)變速率要高約25 倍，微電子器件中焊點(diǎn)尺寸比上述“小焊點(diǎn)”尺寸要微小得多，并且還在微型化發(fā)展中，這一結(jié)果值得重視。在焊料/基體界面上，SnAg 合金在Cu 基體上會(huì)形成金屬間化合物。隨化合物層厚度增加，焊接接頭的抗拉強(qiáng)度也會(huì)下降。 SnZn 系合金SnZn 合金的共晶成分為Sn9Zn，熔點(diǎn)為198℃。近年來對(duì)該焊料的研究熱點(diǎn)主要就是集中在如何提高其潤濕性和抗氧化性方面。王國勇等的研究也證實(shí)了這一點(diǎn)。王國勇等發(fā)現(xiàn)加入一定量的（La，Ce）混合稀土也可以增強(qiáng)其抗氧化性。 SnBi 系合金SnBi 合金的共晶成分為Sn58Bi，熔點(diǎn)為139℃，比SnPb 合金的共晶熔點(diǎn)（183℃）還低，且比SnPb 合金焊料具有更好的抗疲勞性能，適合于需要低溫焊接的場(chǎng)合。Wild等還觀察到慢冷時(shí)SnBi 焊點(diǎn)出現(xiàn)了裂紋，研究發(fā)現(xiàn)這是因?yàn)槁鋾r(shí)形成了大晶粒，Sn 沿著這些大晶粒的晶界從焊料基體中析出，導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生。另有報(bào)道在SnBi 系合金中添加Ag 可以提高其抗伸強(qiáng)度和蠕變性能，配制成焊膏后具有良好的潤濕性和保存穩(wěn)定性。然而SnSb 系熔點(diǎn)偏高,且Sb 還稍具毒性，限制了它的開發(fā)和應(yīng)用，關(guān)于該合金系的文獻(xiàn)較少。 無鉛焊料的微電子應(yīng)用與可靠性問題隨著印制電路板的組裝密度不斷提高，焊點(diǎn)接頭的尺寸越來越小，使焊點(diǎn)接頭的服役條件越來越嚴(yán)酷，對(duì)其電學(xué)和力學(xué)性能的要求越來越高。以下我們主要討論疲勞與蠕變和電遷移這兩類普遍性問題，以及使用無鉛焊料帶來的新問題。剪切疲勞和蠕變單獨(dú)作用都可導(dǎo)致焊點(diǎn)開裂，共同作用時(shí)，破壞一般會(huì)加劇。 Song ， 三種無鉛焊料焊點(diǎn)的蠕變性能進(jìn)行了研究。電遷移中原子擴(kuò)散的方向與電子流動(dòng)的方向相同。那么對(duì)于一個(gè)直徑為50 mm 的焊料團(tuán)來說，要求承受的電流密度就達(dá)到了104 A/cm2，因此在服役過程中，電遷移的作用將使原子源源不斷地由極向陽極擴(kuò)散，導(dǎo)致在陰極形成空洞，在陽極則發(fā)生原子的堆積。一般說來，焊料和基體間形成少量的金屬間化合物能增加焊料對(duì)基體的潤濕，但由于金屬間化合物的本征脆性，隨金屬間化合物的厚度增加，接頭的力學(xué)性能將被嚴(yán)重削弱，導(dǎo)致焊點(diǎn)提前失效。（2）與SnPb 合金焊料相比，多數(shù)無鉛焊料成分偏離共晶點(diǎn)較遠(yuǎn)，其液相線溫度和固相線溫度存在著較大的間隔，釬焊過程中，焊料往往處于部分熔融或凝固的狀態(tài)，很易導(dǎo)致“虛焊”（liftoff）現(xiàn)象。迄今為止，由于焊點(diǎn)的剪切疲勞和蠕變行為和機(jī)制比較復(fù)雜，涉及的因素較多，尚有很多疑問存在，如焊點(diǎn)熱疲勞的主要變形機(jī)制、焊點(diǎn)的顯微結(jié)構(gòu)對(duì)焊點(diǎn)的疲勞行為的影響與作用機(jī)制等，有待進(jìn)一步研究。歐洲、美國、日本等發(fā)達(dá)國家投入了巨大的人力、物力，在法規(guī)的建設(shè)、產(chǎn)品的開發(fā)、市場(chǎng)的開拓、技術(shù)及管理等方面積累了豐碩的成果。對(duì)于電子無鉛化推動(dòng)最大的，還是歐盟出臺(tái)的兩個(gè)相關(guān)法規(guī)：WEEE(電子電氣設(shè)備指導(dǎo)法令)和ROHS(有害物質(zhì)限定規(guī)定)。為了推動(dòng)中國綠色電子/無鉛產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，信息產(chǎn)業(yè)部、國家發(fā)改委、國家環(huán)保局組織了大量國內(nèi)企業(yè)、學(xué)術(shù)界的人士，討論相應(yīng)法規(guī)的建設(shè)。日本已成為世界上無鉛元器件、無鉛材料和無鉛系統(tǒng)產(chǎn)品的最大供貨方，大多數(shù)電子加工商和組裝廠在2001 年就已經(jīng)完成了無鉛生產(chǎn)工藝的準(zhǔn)備，從2003 年到2005 年，日本制造商將全面實(shí)現(xiàn)電子整機(jī)和相關(guān)組裝件中的無鉛化工作，2010 年，只允許極個(gè)別的產(chǎn)品使用有鉛工藝，到2015 年，完全禁止鉛的使用。與發(fā)達(dá)國家相比，中國的無鉛產(chǎn)業(yè)還處在初級(jí)階段，部分本土OEM 廠商比如華為、海爾等已經(jīng)開始已經(jīng)運(yùn)用無鉛焊接技術(shù)推出了DVD和汽車電子產(chǎn)品。今天，我們?cè)谟懻摕o鉛問題的時(shí)候，更多的是關(guān)注無鉛焊料、元器件、設(shè)備/焊接技術(shù)、成本、可靠性、標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)問題。 低溫?zé)o鉛焊料的開發(fā)一直是個(gè)熱點(diǎn)，如果能夠找到一種熔融溫度與Sn/Pb 共晶焊料相接近、應(yīng)用性能穩(wěn)定可靠的合金系統(tǒng)，就可以大大降低目前無鉛焊接的工藝難度，只需將先前的Sn/Pb 焊接裝置稍加改裝，就可以繼續(xù)用于無鉛生產(chǎn)，這也是企業(yè)所期待的。另外，關(guān)于無鉛焊料開發(fā)的各種輔助工具，也漸為人們所重視，如日本東北大學(xué)根據(jù)合金相圖規(guī)律，開發(fā)了一種軟件，對(duì)于不同合金的元素組合，給出了相應(yīng)焊料系統(tǒng)的熔融溫度，這大大方便了新型無鉛焊料的開發(fā)。無鉛元器件的開發(fā)必須重點(diǎn)關(guān)注兩個(gè)問題。 無鉛設(shè)備/工藝力求精益求精無鉛和有鉛設(shè)備相差不多，但是由于無鉛焊料的熔點(diǎn)更高，普遍比Pb/Sn 共晶焊料的溫度高30 來度，無鉛焊接工藝參數(shù)操作空間更窄，無鉛回流焊爐必須能夠承受更高的溫度。日本、美國的波峰焊/再流焊接設(shè)備生產(chǎn)廠家如BTU、Furukawa、ETC 等已經(jīng)開始提供無鉛焊接設(shè)備，國內(nèi)一些設(shè)備廠商，如日東、勁拓公司在無鉛焊設(shè)備的開發(fā)方面也取得了重要進(jìn)展，日東公司2000 年5月已推出了第一臺(tái)無鉛波峰焊、無鉛回流焊設(shè)備。提出一套簡單、易操作、標(biāo)準(zhǔn)化的無鉛焊接可靠性判斷標(biāo)準(zhǔn)也是目前業(yè)界所期盼的。絲網(wǎng)印刷是一種非常成熟并且普遍使用的工藝，日本東京大學(xué)先端科學(xué)技術(shù)研究中心，借助這種傳統(tǒng)工藝，在八英寸硅片上得到凸點(diǎn)直徑100 μm 以內(nèi)的無鉛凸點(diǎn)，然后在等離子爐里回流成型。2001 年，英飛凌、飛利浦和意法半導(dǎo)體提出了世界上第一個(gè)無鉛元器件封裝的建議標(biāo)準(zhǔn)，%。2004年4 月份，由日本綠色設(shè)計(jì)專家團(tuán)體、中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)、IEEECPMT、中國電子封裝學(xué)會(huì)、無錫艾克柏國際微電子聯(lián)合組織了綠色電子技術(shù)/產(chǎn)業(yè)方面的國際研討會(huì)，國內(nèi)外大公司如索尼、富士通、英特爾、摩托羅拉、諾基亞、戴爾、朗訊、飛利浦、華為等近百人參加，這不僅是對(duì)綠色電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的關(guān)注，也是對(duì)中國市場(chǎng)的巨大信心。另外無鉛元器件的標(biāo)示，產(chǎn)品的返修等也是企業(yè)關(guān)注的問題。 [1] Mulugeta Abtew, Guna Selvaduray. 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