高可靠性焊接材料INNOLOT™合金的性能及其应用

在电子焊接材料领域，我们越来越多地被问到：新一代产品需要比SnAgCu合金更高的操作温度，是否有合适的焊料推荐？有没有比SnAgCu合金可靠性更高的产品推荐？显然，在焊接可靠性要求更高的当下，无铅焊料黄金搭档SnAgCu合金已经越来越难以应对自如。

怎样提升焊接材料的性能？是否有更优良的合金材料解决方案？改性材料或者其它合金成分添加，是否是更高效的选择？这些都需要焊接材料供应商给出答案。好的消息是，经过不断尝试和优化，一种新的焊接合金Innolot™被推出到市场。经过近几年的市场验证，其高性能的表现，得到越来越多行业应用端的关注。

那么，什么样的性能表现使其能脱颖而出呢？我们知道电子产品的失效，主要源自于合金连接焊点的疲劳失效。Innolot™合金焊料对普通操作温度和较高的操作温度两种情况的可靠性有所改善。可靠性主要取决于电子元器件（陶瓷元件等）与环氧树脂等基材，两种不同热膨胀系数CTE(Coefficient of Thermal Expansion)材料界面结合的质量。陶瓷材料的CTE一般较低，环氧&玻璃材质基材CTE相对较高。当受热时，电路板比焊接在它上面的陶瓷元件膨胀的多得多，这种不匹配使焊接连接点承受剪切应力和应变。反复循环后，连接点开始出现疲劳，裂纹可能出现并扩展，金属强度比初始状态明显降低，甚至出现完全失效，正如图1中所表现出的典型失效模式一样。

图1 TCT -40/+130后 a)SAC305的切片样品和 b) SAC307的切片样品

其中添加的微量元素，以下两种方法之一提高焊料的抗蠕变性: 

合金的微观结构对比

图4 SnAgCu（SAC）合金的微观结构

图5 Innolot™合金的微观结构

图6 TCT -40/+130后 a)Innolot™焊料焊接的切片样品

那么，Innolot™合金的焊接强度能有多大幅度的增强呢？通过极限对比其冷热循环2000个次数后 – 目标元件C 1206陶瓷电阻在-40/125℃ TS, Sn基板材料表面测试，其剪切强度的下降幅度，与SnAgCu, SnCuNi, SnPb合金比较（如图7），以及不同尺寸元件的重复验证结果综合看（如图8），Innolot™合金焊接都表现出明显的优势。

图7 Innolot™合金焊接C1206陶瓷电阻，TS -40℃/125℃下的剪切强度与其他合金材料对比

图8  Innolot™合金焊接不同尺寸元件，TS -40℃/125℃下的剪切强度与其他合金材料对比

基于以上的应用实践，相信在制造领域的小伙伴们都能对Innolot™合金产品有一定的了解，没准你已经在考虑采用它可能性。同时，应用材料的开发的伙伴们，也在继续推动着这款产品的优化与调整，相信在不久的将来，在市场上能越来越多看到他的身影。

在此，附上专利应用介绍: 该技术是在贺利氏 (Heraeus)主导下，其他工业伙伴参与开发的合作项目。旨在提高应对恶劣环境无铅焊接可靠性。结果是与标准SAC合金相比，该合金的可靠性能得到显著改善。Innolot™在电子产品市场上推出多年，被公认为是一种高可靠性热循环、抗热老化和抗振的合金，非常适合汽车电子组装应用。lnnolot™ 合金可承受高温应用的要求，同时仍可在标准无铅工艺温度下进行焊接。

专利信息：美国专利商标局专利号US10376994B2；欧盟专利号EP1617968B1；日本专利号JP5320556B2；

贺利氏所涉及产品线，供有需求的朋友们参考：

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