二元无铅钎料合金系之Sn-Cu 和 Sn-Ag 系

（4 ）Sn-Cu 和 Sn-Ag 系

     Sn-Ag 系钎焊接头的抗蠕变性高于 Sn-Pb 钎料钎焊接头的抗蠕变性，润湿性稍差于 Sn-Pb 钎料，但优于 Sn-Zn 系钎料的润湿性，这是因为银的表面张力 0.93N/m 大于锡和铅的表面张力（0.55N/mh 和 0.48N/m）。Sn3.5 Ag 共晶钎料在0～100℃内疲劳性能与Sn-Pb 钎料相当，在-55～125℃内变差。

     Sn-Ag系钎料成分包括Sn-Ag-Bi、Sn-Ag-Cu、Sn-Ag-Bi-In、Sn-Ag-Cu-Bi、Sn-Ag-Cu-Sb、Sn-Ag-Cu-Bi-Sb、Sn-Ag-Cu-In等。添加Bi元素，可降低熔点，产生固溶强化或细小Bi颗粒的弥散强化，使抗拉强度显著提高，但其延伸率较差。此外随着Bi元素含量的增加，钎料的液－固相线温度均降低，熔点温度范围也逐渐变宽，使得凝固时间变长。添加In元素，可降低熔点，提高合金微细化强度和蠕变特性，但钎料表面易形成坚固的氧化膜，使润湿性大大降低。添加Zn可使Ag3Sn相更细小且弥散分布，抗拉强度有所提高。

焊点处材料不同的热膨胀系数导致的热应力及钎料相对较低的熔点，使蠕变成了微电子元件中焊点破坏的一个最重要因素。J Villain等研究考察了无铅钎料Sn3.5 Ag的焊点尺寸对蠕变性能的影响，结果发现：焊点的尺寸对蠕变性能有很大的影响。试验表明：体积为1.8mm  的小焊点的应变和应变速率比体积为785mm  的大焊点的应变和应变速率要高约25倍，微电子器件中焊点尺寸比上述“小焊点”尺寸要微小得多，并且还在微型化发展中，这一结果值得重视。J Zhao等人系统研究了Sn-Ag合金的疲劳断裂生长的特征和机制，发现Sn3.5 Ag合金的疲劳断裂行为与载荷频率和大小密切相关。低频高载时蠕变作用增加，断裂方式由穿晶转变为沿晶。