基本介紹
綜述,金錫合金簡介,金錫合金組成,金錫合金的性能,
綜述
金錫合金 gold-tin alloys
金錫合金簡介
金錫合金焊料具有強度高，抗氧化性能好，抗熱疲勞和蠕變性能優良，熔點低，流動性好等特點，使其成為光電子封裝的最佳焊料。隨著光電子器件的快速發展，對金錫合金焊料的需求也越來越大。
金錫合金焊料的性能優良，可靠性高，無污染，已逐漸被越來越多的人認識和套用。雖然金錫合金焊料中含有大量的金，價格昂貴，對於它的優良品質，可以說物有所值。但是，金錫合金焊料的脆性較大，不易成形與製備焊片，還由於材料成本與製造成本過高等因素，嚴重製約了金錫合金的套用。
金錫合金組成
Au是ⅠB族元素，Sn是ⅣA族元素，Au和Sn的擴散機制是間隙機制，所以擴散速度很快。金錫二元合金相圖很複雜，存在許多中間相，這些中間相都是硬脆相，金錫所有成分的合金都是由這些金錫中間相組成的。共晶金錫合金的熔點最低，為280 ℃，由金錫中間相 δ ( AuSn ) 和密排六方相 ζ (Au5Sn)組成，它具有優良的焊接工藝性能和焊接接頭強度。 金錫共晶合金焊料中錫的質量分數為20%，焊料的熔點是280 ℃，處於共晶點位置。當溫度大於280 ℃時，該合金為液態，當溫度慢慢下降時，發生共晶反應，生成不穩定的ζ 相和δ相 AuSn。當溫度繼續下降至190℃時發生共析反應生成ζ 相Au5Sn。
金錫合金的性能
金錫共晶焊料處於共晶點位置，熔點為280℃，焊接溫度只需300 ℃~310 ℃ ，僅比熔點高出20 ℃~30 ℃ 。在焊接過程中，基於合金的共晶成分，很小的過熱度就能使合金熔化並潤濕器件；另外，金錫共晶合金的凝固過程進行得也很快。因此，金錫共晶合金的使用能夠大大縮短整個焊接過程周期。
金錫共晶合金的焊接溫度範圍適用於對穩定性要求很高的元器件組裝。同時，這些元器件也能夠承受隨後在相對低一些的溫度利用無鉛焊料的組裝。這些焊料的組裝溫度大約在260 ℃ ，當這些焊料完成熔化、焊接時，金錫共晶合金焊接頭不會失效。
雖然金錫共晶合金的熔點溫度較低，但其仍屬於硬焊料。焊接接頭的強度是評判焊接質量的首要指標，該強度越高，說明可靠性越高，反之則越差。
金錫共晶焊料在室溫下的屈服強度很高，即使在250 ℃~260 ℃的溫度下，它的強度也能夠勝任器件氣密性要求。
金錫共晶合金焊料的熱導係數很高，比常用的某些Sn基合金、Pb基合金及Au基合金低溫焊料具有更為優良的熱導性。
金錫共晶合金焊料處於共晶點成分，所以熔化後流動性能很好，粘滯力小。焊接熔化後很容易鋪展，且能填充一些較小的空隙。特別是焊接光纖頭時，採用金錫共晶合金製備的焊環在焊接溫度下，快速熔化並充滿待焊間隙，完成焊接。
金錫共晶合金的抗蠕變性能和抗疲勞性能也很優良。一些電子產品的套用環境可能十分惡劣，如軍用電子產品，這些產品往往要經受溫度的循環變化和應力的循環變化，為了保證器件工作的正常運行，採用金錫焊料，可以有效的防止蠕變和疲勞引起的焊點。
金錫焊料中含有大量的金，所以焊料金屬的抗氧化性能優良，在空氣中焊接時，材料表面的氧化程度較低，可以得到可靠的焊接接頭，同時還具有好的抗腐蝕性能和導電性能。
