近年来，继欧盟的RoHS指令之后，中国版的RoHS指令也随之实行，在全球范围内不断扩大对有害物质的规制。在此背景下，无铅焊接已经付诸实践，逐渐从传统的锡铅焊料转为无铅焊料，并开始研究以锡为母体（焊件材料）的各种共晶合金。在使用无铅焊料时，由于焊料的熔融温度过高，容易导致焊接元件出现耐热问题。

另外，如果焊接时的温度没有充分高于焊料的熔融温度，可能会发生相应的粘接故障。为此，在确定成分时，要考虑到操作性，机械性能，成本等各种特性。其中较为重要的便是对不同成分的熔融温度的差异进行评估调查，以确定操作条件。本资料将以无铅焊料为例，介绍如何利用差示扫描量热仪（DSC）评估无铅焊料的熔融温度与Ni成分比差异之间的相关性。

试样使用了低熔点的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）。测量仪器使用的是DSC7020差示扫描量热仪。测量条件如下：对In-Bi-Sn-Ni系焊料采取试样量10 mg，在氮气气氛下以1 ℃/min的升温速率从室温升至90 ℃。对Sn-Cu-Ni系焊料则取试样量7 mg，并在氮气气氛下以10 ℃/min从160 ℃升温至300 ℃。

In-35Bi-2Sn-Ni系焊料：图1 中所示的是不同Ni成分比下的In-35Bi-2Sn-Ni系焊料的差示扫描量热仪DSC测量结果。由图可知，所有试样的共晶熔融峰都出现在70 ℃附近。此外，共晶熔融峰后的70～75 ℃附近出现固相熔融峰。图2为对固相熔融峰进行放大并比较的结果。可知液相温度虽然都较为接近，但仍然可以看到明显的差，且Ni的浓度越高，温度越倾向于往高温侧偏移。

Sn-0.6Cu-Ni系焊料：图3所示的是Sn-0.6Cu-Ni系焊料的差示扫描量热仪DSC测量结果，可知所有试样的共晶熔融峰都出现在227 ℃附近，尽管成分比之间的差异较小，但仍可看出Ni的浓度越高，熔融开始温度越向高温侧偏移。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着固相的熔融峰。

图4为放大了共晶峰之后的局部差示扫描量热仪DSC曲线并进行了比较的结果。在共晶峰回归基线后，可观察到差示扫描量热仪DSC曲线发生了平缓的变化，并可确认液相温度。尽管Ni之间的浓度差异极小，但仍可以看出液相峰的温度之间相差较大，且Ni的浓度越高，液相的温度也就越高。对于焊点来说，必须在液相温度以上的温度进行加热，否则焊料无法充分熔融，从而引起接合不良。因此，尽管成分比之间的差异不大，但仍需要正确地掌握熔融温度。

本研究通过差示扫描量热仪DSC测量了不同Ni成分比下的两种无铅焊料，并对其液相温度进行了确认。这样一来，即使无铅焊料的成分比例差异较小，差示扫描量热仪DSC也能以较高的灵敏度检测出其熔融温度的差异，从而能够确定焊接的工作温度条件。