二元锡基合金的共晶系统

2015.12.09  摘自钰芯力道

      共晶系统(US dict: yü-'tek-tik，英文名称eutectic )源于古希腊语"ευ" (eu = easy“容易”) 和"Τήξις" (tecsis = melting“熔解”)是指两个不同化学物质或元素，在混合后，能够在比各自熔点还要低的熔点中，进行加热熔合，形成单一化合物。用来形成共晶系统的混合物被称为共晶混合物（Eutectic mixture），形成的化合物被称为共晶组成（eutecticcomposition，或共熔组成）或是共熔焊锡（Eutectic Solder），而这个熔合温度则称为共晶温度（eutectic temperature）。

      共晶合金在电子封装领域广泛使用，典型的应用领域如下:

图1、电子元件焊接用焊料

 图2、微电子芯片焊接用焊料

      在相图上，共晶温度与共晶组成，两者的交界，形成了共晶点（eutectic point）。在这个温度点上，液态合金瞬间转变为金属固体。形成的相图具有如下特性：

图3.典型的二元共晶相图特征

       形成共晶相的条件是：（1）两种金属在合金相图中必须有共晶温度特性；（2）两种金属的混合需要按照指定的共晶温度点比例。通常性的的共晶相结构如图4所示。

图4.典型的共晶结构示意图，（a）薄片状的；（b）棒状的；（c）球状的；（d）针状的

       实际的共晶照片如图所示：

图5.Au80, Sn 20 (wt%), eutectic alloy

图6.Al 67, Cu 33 (wt%), eutectic alloy

图7.Eutecticmicrostructure of a Nb (81.8%) – Si (18.2%) (atom percent) alloy: niobium(light phase) dispersed in Nb3Si (grey phase). Photograph: A. Bachelier, DMSM.

      可以形成共晶的锡基合金是一种熔点较低的合金，是电子封装使用的关键金属材料。表1中列出常见的合金焊料的熔点和金属特性。

表1，典型合金焊料的熔点和金属特性【按照同一类别熔点增高的顺序排列。】

附加与上表相关的合金相图

表2.与表1相关合金相关的合金相图【5】

       关键词：共晶合金、锡基合金、AuSn、SnAg/SnAgCu、金锡焊片、Au80Sn20焊片、Au88Ge12、预置金锡盖板、Solder Preform、Solder Preforms、铟In合金焊料片、In97Ag3、锡银铜SAC焊料片、无铅焊料、银铜焊片、Ag72Cu28、锡锑锡铅Sn63Pb37焊料片、In52Sn48、铟银合金焊片、铟In合金预成形焊片、锡银铜SAC305（Sn96.5Ag3.0Cu0.5）焊片、Sn96.5Ag3.5、锡锑焊片、Sn90Sb10、锡铅焊片、Sn63Pb37、锡铅预成形焊片、金基焊料 、银基焊料、铟基焊料、金锗焊料、金硅焊料、金锡热沉、金锡焊料封装、金锡合金薄膜、金锡焊料、先艺电子、xianyi、www.xianyichina.com