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近年來，繼歐盟的RoHS指令之后，中國版的RoHS指令也隨之實行，在全球范圍內(nèi)不斷擴(kuò)大對有害物質(zhì)的規(guī)制。在此背景下，無鉛焊接已經(jīng)付諸實踐，逐漸從傳統(tǒng)的錫鉛焊料轉(zhuǎn)為無鉛焊料，并開始研究以錫為母體（焊件材料）的各種共晶合金。在使用無鉛焊料時，由于焊料的熔融溫度過高，容易導(dǎo)致焊接元件出現(xiàn)耐熱問題。

另外，如果焊接時的溫度沒有充分高于焊料的熔融溫度，可能會發(fā)生相應(yīng)的粘接故障。為此，在確定成分時，要考慮到操作性，機(jī)械性能，成本等各種特性。其中較為重要的便是對不同成分的熔融溫度的差異進(jìn)行評估調(diào)查，以確定操作條件。本資料將以無鉛焊料為例，介紹如何利用差示掃描量熱儀（DSC）評估無鉛焊料的熔融溫度與Ni成分比差異之間的相關(guān)性。

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試樣使用了低熔點的In-35Bi-2Sn-Ni系焊料（Ni成分比：0，1000，3000，5000 ppm），以及有望降低成本的Sn-0.6Cu-Ni系焊料（Ni成分比：200，400，600，800 ppm）。測量儀器使用的是DSC7020差示掃描量熱儀。測量條件如下：對In-Bi-Sn-Ni系焊料采取試樣量10 mg，在氮氣氣氛下以1 ℃/min的升溫速率從室溫升至90 ℃。對Sn-Cu-Ni系焊料則取試樣量7 mg，并在氮氣氣氛下以10 ℃/min從160 ℃升溫至300 ℃。

In-35Bi-2Sn-Ni系焊料：圖1 中所示的是不同Ni成分比下的In-35Bi-2Sn-Ni系焊料的差示掃描量熱儀DSC測量結(jié)果。由圖可知，所有試樣的共晶熔融峰都出現(xiàn)在70 ℃附近。此外，共晶熔融峰后的70～75 ℃附近出現(xiàn)固相熔融峰。圖2為對固相熔融峰進(jìn)行放大并比較的結(jié)果?？芍合鄿囟入m然都較為接近，但仍然可以看到明顯的差，且Ni的濃度越高，溫度越傾向于往高溫側(cè)偏移。

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Sn-0.6Cu-Ni系焊料：圖3所示的是Sn-0.6Cu-Ni系焊料的差示掃描量熱儀DSC測量結(jié)果，可知所有試樣的共晶熔融峰都出現(xiàn)在227 ℃附近，盡管成分比之間的差異較小，但仍可看出Ni的濃度越高，熔融開始溫度越向高溫側(cè)偏移。此外，焊料中的Sn-Cu成分并非共晶成分，因此共晶峰后仍存在著固相的熔融峰。

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圖4為放大了共晶峰之后的局部差示掃描量熱儀DSC曲線并進(jìn)行了比較的結(jié)果。在共晶峰回歸基線后，可觀察到差示掃描量熱儀DSC曲線發(fā)生了平緩的變化，并可確認(rèn)液相溫度。盡管Ni之間的濃度差異極小，但仍可以看出液相峰的溫度之間相差較大，且Ni的濃度越高，液相的溫度也就越高。對于焊點來說，必須在液相溫度以上的溫度進(jìn)行加熱，否則焊料無法充分熔融，從而引起接合不良。因此，盡管成分比之間的差異不大，但仍需要正確地掌握熔融溫度。

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本研究通過差示掃描量熱儀DSC測量了不同Ni成分比下的兩種無鉛焊料，并對其液相溫度進(jìn)行了確認(rèn)。這樣一來，即使無鉛焊料的成分比例差異較小，差示掃描量熱儀DSC也能以較高的靈敏度檢測出其熔融溫度的差異，從而能夠確定焊接的工作溫度條件。