新型Sn-Ag-Cu-RE-P电子级无铅钎料的研究

题名:新型Sn-Ag-Cu-RE-P电子级无铅钎料的研究
作者:闵文锦
学位授予单位:合肥工业大学
关键词:Sn-Ag-Cu钎料;;无铅化;;显微组织;;润湿性;;剪切强度;;稀土;;快速冷却
摘要:
 随着欧盟“WEEE指令”和“RoHS指令”及美国、日本、中国等国家规定和管理办法的颁布和实施,电子产品的无铅化已在全球形成了共识。人们已经对诸多无铅钎料进行了探索,在这当中Sn-Ag-Cu系无铅钎料以其较优良的润湿性能及力rare earth magnets学性能已被普遍认为是传统含铅钎料的最有潜力的替代者。本文研究了向Sn-3.0Ag-0.5Cu中同时掺入微量的RE(富Ce混合稀土)和P(磷)元素制备Sn-Ag-Cu-RE-P无铅钎料的工艺和方法,以期得到成本低廉、性能优良电子级无铅钎料。本文主要考察了Sn-Ag-Cu-RE-P无铅钎料的物理性能、力学性能、润湿能力以及钎焊接头的性能,重点分析了RE的添加和快速冷却工艺对Sn-Ag-Cu-RE-P无铅钎料各种性能的影响。
 研究结果表明,在常速冷却条件下,Sn-Ag-Cu-RE-P无铅钎料的显微组织由树枝状初晶的β-Sn和分布其间的共晶组织以及IMC(金属间化合物)Ag3Sn和Cu6Sn5组成。在快速冷却工艺条件下,Sn-Ag-Cu-RE-P无铅钎料的组织得到了极大程度的细化,树枝状初晶被细小的等轴晶代替了,Ag3Sn和Cu6Sn5的尺寸也显著减小了。RE可以细化Sn-Ag-Cu-RE-P无铅钎料的组织,它的细化作用在常速冷却条件下比在快速冷却条件下表现的更为明显。在添加RE和快速冷却工艺的共同作用下,Sn-Ag-Cu-RE-P无铅钎料的显微组织细小且分布均匀。
 在所研究的各冷却工艺条件下的无铅钎料中,添加微量的RE和P不会使Sn-Ag-Cu-RE-P无铅钎料产生低熔点组分,这有利于钎http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php料在钎焊过程中形成可靠的焊点。RE和快速冷却工艺对无铅钎料的固、液相线的温度影响不大,但可以适当减小熔程,提高其流动性,无铅钎料的润湿性得到显著改善。同时,稀土会使无铅钎料的密度有所下降,说明合金具有一定的比重优势;无铅钎料的导电性稍有下降,但Sn-Ag-Cu-RE-P无铅钎料仍具有优良的导电能力。
 RE的介入可以显著提高Sn-Ag-Cu-RE-P电子级无铅钎料钎焊接头的剪切性能,使剪切强度提高35.84%～51.26%,最高达到44.9MPa。150℃下时效过程中Sn-Ag-Cu-RE-P无铅钎料钎焊接头中的IMC层生长主要由扩散机制决定,RE的存在可以延缓IMC层的生长。
学位年度:2010