[01358799]自适应无铅焊料组织控制技术与系列产品开发

为迎接全球同步焊接无铅化的浪潮,避开国际上已发展的无铅焊料专利壁垒,发展具有自主知识产权的无铅焊料已成为电子制造业的当务之急。同时,电子工业日新月异的发展对焊接性能也提出了越来越高的要求,微型化和高密度集成的焊点所承载的力学、电学和热学负荷越来越重,对其可靠性要求日益苛刻。由于工作环境温度变化导致热疲劳而引发的电子装配失效问题一直是电子工业所面临的最大难题。 自2006年开始,天津大学与中亚（天津）电子锡焊技术有限公司合作从焊点服役过程热力耦合循环作用入手,开展了自适应无铅焊料（通过焊料组分选择及成形工艺控制,使其在焊料组织中生成具有形状记忆性能的金属间化合物AgZn相,确保连接可靠性）的研发工作。近十年来取得了如下创新性成果： （1） 系统考察了冷却速度、成分配比和微合金化对Sn-Ag-Zn系自适应无铅焊料相变行为和组织形成的影响机制,阐明了AgZn记忆合金相形成机制和形貌演变规律,据此发展了Sn-Ag-Zn系自适应无铅焊料组织控制技术。 （2） 深入分析了Sn-Ag-Zn系无铅焊料微观组织与力学性能之间的关系,澄清了其强化机理。结合焊料成本控制,通过微合金化处理在保证其高标准力学性能的前提下有效降低了Ag含量,满足低成本高性能的生产要求。 （3） 从焊点服役过程热力耦合作用入手,阐明了Sn-Ag-Zn系自适应无铅焊料与Cu基板连接界面处金属间化合物层的形成规律,揭示了界面失效机理。 在以上研制和开发高性能、低成本自适应无铅焊料的过程中 ,获得了5项国家授权发明专利,出版专著1部,发表SCI论文35篇,其中Solder Surf Mt Tech 22（2010）13获英国Emerald出版社2011年高度赞扬奖。形成了两类具有自主知识产权的高性能、低成本自适应无铅焊料产品。其中开发的高性能焊料与国际主流SAC305焊料相比性能提高至1.6倍,原材料成本减少10%;同时通过大幅度降低Ag含量,开发了另一系列的高性能低成本焊料,其力学性能与国际主流SAC305焊料相当,原材料成本减少了45%。该研究成果已在中亚电子锡焊技术有限公司产业化,产品广泛销往天津、山西和江苏等地,并出口澳大利亚等国家。实现销售收入2106.7万元, 利税117.2万元。产品性能稳定,获得了用户的认可与良好评价。