控制无铅焊料合金组成，减少无铅焊接"立碑"现象

液态焊料的润湿力和润湿时间
在焊膏"立碑"测试中，润湿力和润湿时间也是要考虑的重要问题。在该试验中，试验程序按照工PC-TM-650(浮力校正后)来进行，样品浸入速度2cm／Sec，高度2.5 cm，时间限制在4秒内，锡锅温度：SnPb焊料为245℃：Sn久置Cu焊料为260℃。
DSC(Differential Scanning Ca1orimetry)
DSC可用来测量焊膏对"立碑"影响的焊料熔化行为。在电子制造业，焊料熔化行为的变化已被应用到了减少"立碑"中去。该研究，采用了加热速率为5℃／min、采用氮气保护的SEIKO DSC5220测试仪。采用的焊料粉末为标准样品。
表面张力测试
经测定，焊膏"立碑"现象与各自焊料合金的表面张力有关。在该试验中，使用了Multicore MUST系统来测量焊料合金的表面张力。试验样品为一块尺寸为2.5cm×O.4cm×0.062cm铝片，SnPb锡锅温度为245℃，SnAgCu锡锅温度为260℃，样品浸入速度为0.5 cm／Sec，高度为2.5cm。当铝片在某一高度开始浸入焊料中时，形成稳定的弯月面，作用力与被替代焊料体积成相应比例关系，这种作用力可表示为F=L+ghA。
其中，L表示铝片的周长，表示表面张力，表示焊料密度，h表示浸入深度，A表示被替代焊料体积曲面面积。当浸入深度h=0时，作用力F=L，此时可测定表面张力大小。该试验测量出的63Sn37Pb表面张力为0.5l±0.0lN／m。
试验结果
"立碑"测试结火
对无铅焊料来讲()，95.5Sn3.5AglCu的"立碑"率是的，且从3.5Ag含量开始，随着Ag含量升高而减少。63Sn37Pb缺陷率较95.5Sn3.8Ag0.7Cu稍微降低。很有意思的是，我们发现回流温度对63Sn37Pb"立碑"率的影响可以忽略不计。很显然，当回流温度分别在215℃和260℃时，63Sn37Pb"立碑"率分别为2.00％和2.24％。

焊膏"立碑"率与汽相回流工艺关系。这里SnAgCu和SnPb焊膏的回流温度分别为260℃和245℃。
这里SnAgCu和SnPb焊膏的回流温度分别为260℃和245℃。
液态焊料的润況力和润況时间
液态焊料润湿力和润湿时间分别如和所不。由此可见，所有SnAgCu焊料的润湿力均低于63Sn37Pb焊料，"立碑"率和润湿力之间无关。
另一方面，SnAgCu系在260℃时的润湿时间与"立碑"率之间视乎关系不太明显，润湿时间稍长之后，"立碑"率才更高起来。应该关注不同合金相对润湿能力对两种情形的区别，在器件两端不平衡润湿也许在焊膏熔化之处就已经开始了。
DSC
从63Sn37Pb和SnAgCu合金粉末的熔化DSC曲线可以看出，95.5Sn3.8AgO.7Cu和95.5Sn3.5Ag1Cu都出现了单个熔化峰，前者在高温终点出现一个尾部。在 A g含量低于3.5％时，熔化峰逐渐变得平坦，随着 SnAgCu中Ag含量降低，逐渐出现双峰或多峰。

分别在245℃和260℃温度下澳得的63Sn37Pb和SnAgCu焊料润湿力。

分别在245℃和260℃温度下测磋63Sn37Pb和SnAgcu焊料润湿时间。

吸热曲线的复杂性与低"立碑"率有相应系，较宽峰与低"立碑"率相关()。习温度范围与低"立碑"率相关，较宽的半熔融其"立碑"也较低。

加热DSC吸热曲线宽度与SnAgcu系"碑"率之间关系。其中，X和Y分别代表特定SnAgCu合金Ag和Cu含量。
分析DSC吸热曲线，可大致估计熔化之初固态物质含量，分析的近似方法如下：
(1)当加热扫描速率低的时候，纯元素或共晶材料的DSC温度曲线可通过吸热峰表示。
(2)所有材料都能表现出相当的比热。
基于上述近似论断，一条近似虚拟的恒温曲线可以构造出其低温端，DSC吸热曲线左侧的个峰可作为吸热峰。例如，通过将吸热曲线分为两个区域，95.5Sn3.5AglCu的固体含量可以被计算出来()。接近熔化温度左侧区域是液体焊料区域，同样温度下，右侧区域是固态部分区域。固体区域的面积百分比是整个吸热曲线面积的15.3％．

熔化之初95.5Sn3.5AglCu固态物质含量的近视估算

同样，97.5Sn2AgO.5Cu的DSC吸热曲线也可分为两个部分，相应计算出固态部分含量。在熔化之初，97.5Sn2Ag0.5Cu固态物质含量为65.8％()。

熔化之初97.5Sn2AgO.5Cu固态物质含量的近视估算
"立碑"率随焊料熔化之处固态物质含量增加而降低()，该趋势线表明这种关系稍好于。因此，用熔化之初的固态物质代替半熔区域的固态物质，可更加贴近于实际情况，进而更准确找到影响"立碑"率的因素，这和早期研究是一致的，早期有人研究，发现回流焊中大吸热峰分裂与SnPb焊料"立碑"频率减少有关，同样SnAgX焊料也是如此。

SnAgCu系熔化之初固态物质含量与"立碑"率关系。其中，x和Y分别指SnAgCu合金的Ag和Cu含量。

表面张力
用润湿平衡仪测量SnAgCu合金表面张力()。在SnAgCu合金系之内，低的表面张力和高的"立碑"率有关()。有趣的是，与9 5.5Sn3.8AgO.7Cu比较，63Sn37Pb表现出来"立碑"率与低表面张力无关。

分别在245℃和260℃下测定的63Sn37P
讨论
实际上，三元SnAgCu系的95.5Sn3.5AglCu与95.6Sn3.5AgO.9Cu的共晶点是相同的。因此，共晶合金的瞬间熔化行为更倾向于产生高的"立碑"率，这可通过SnAgCu合金研究得出的"立碑"率得到验证(见)

SnAgCu合金表面张力和"立碑"率之间关系

与95.5Sn3.5AglCu相比，95.5Sn3.8Ag0.7Cu的DSC曲线()有一个尾部。在"立碑"率方面，焊料熔化之初的固相的影响值得关注()。

SnAgCu合金的熔化行为相图
基于单个元素或共晶材料的DSC吸热曲线这一设想，可以估算出固态物质含量，该估算可通过加热扫描率低时的对称吸热峰计算得到。在较高扫描率时，吸热曲线通常会由对称峰发生偏移，这是由热量滞后影响造成的。该假设可通过5℃／min时In(铟)的DSC测量法验证()。既然In是一个纯净金属，而且熔化之初不含固态物质，那么，分析其温度曲线，就可以估算出固态物质含量可以比实际值的24％要高。
虽然近似法影响固态物质含量大小，但是并不会改变"立碑"率和熔化之初固态物质含量之间的相对关系和趋势．

纯In的DSC温度曲线。在基于对称近似情况下，在熔化之初，是对固态物质含量的测定。它表明了对固态物质估计值偏高，主要原因是采取了近视法。
在该研究中，汽相回流的使用加重了"立碑"程度。汽相回流样品相对"立碑"率及其机理可认与其它回流技术(如空气对流和传到方法)相同．
以上研究的合金成份主要针对Ag的变化葬的。研究表明，在三元SnAgCu共晶组成中，"立碑"随着Ag含量增加而减少，Cu含量的影响可忽略不计
对SnAgCu焊料系来讲，高的Ag含量不佰本高，而且更易导致Ag3Sn金属间化合物的形成。因为减少SnAgCu焊料的"立碑"率，采用低Ag含量，2.5Ag，的焊料，显然是更有意义的选择。
SnAgCu系合金焊料组成和性质影响"立碑"颈的发生。通过汽相焊接可以看出，在高于熔点的锡区间，润湿力和润湿时间与"立碑"行为之间没确系。既然"立碑"是由不平衡的润湿力造成的，么这种不平衡润湿力可在熔化之初产生。DSC研究表明，随着半熔融温度区间上升和熔化之初固态物质含量的增加，"立碑"率是减少的。这两种情况可在焊料熔化之初，具有较低的润湿速率这一结果中得到验证。这种较低润湿进而使产生更为平衡的润湿力，因此循了"立碑"。固态物质含量可成为更为重要的因素。表面张力也扮演着重要的角色，较低的表面张力与宅的"立碑"率有关。
SnAgCu的"立碑"问题可通过控制焊料组成薯决，95.5Sn3.5AglCu组成焊料的"立碑"率：随着Ag含量的增加，"立碑"率减少，在较低Ag量时，尤其明显。一种Ag含量低于3.5％的SnAgCu焊料，如2.5Ag，其组成对减少"立碑"率更有：同时也可限度减小产生Ag3Sn金属间化合物的风险