低銀無(wú)鉛微焊點(diǎn)力學(xué)行為及界面IMC演變.pdf

1、低銀Sn-Ag-Cu系無(wú)鉛釬料由于具有較低的成本及較好的抗跌落性能等特點(diǎn)，目前已成為最有潛力替代SnPb釬料的合金體系，但在實(shí)際應(yīng)用中還存在熔點(diǎn)高、氧化快、潤(rùn)濕性不足、熱疲勞性能較差等問(wèn)題，因此可以通過(guò)向合金中添加一元或多元微量元素將這些問(wèn)題逐漸消除，使其基本上達(dá)到或優(yōu)于已經(jīng)市場(chǎng)化的高銀釬料SAC305。本文以本實(shí)驗(yàn)室已研究出來(lái)具有低熔點(diǎn)和良好潤(rùn)濕性等特點(diǎn)的SAC-Bi低銀無(wú)鉛釬料為基體，通過(guò)添加不同含量的Ni元素(0～0.15％)，在

2、環(huán)境溫度為160℃，經(jīng)過(guò)0h，200h，400h時(shí)效處理后，研究Ni元素對(duì)微焊點(diǎn)的剪切強(qiáng)度、體釬料的彈性模量、硬度及塑性等細(xì)觀力學(xué)行為的影響，并從微觀角度研究Ni元素對(duì)微焊點(diǎn)界面金屬間化合物形貌、生長(zhǎng)速率的影響。為進(jìn)一步提高新型低銀無(wú)鉛釬料的剪切強(qiáng)度，通過(guò)改變焊接參數(shù)（峰值溫度、冷卻速度），研究新型無(wú)鉛釬料的IMC顆粒尺寸和剪切強(qiáng)度變化規(guī)律。為了得到精確的剪切強(qiáng)度，減小由剪切參數(shù)帶來(lái)的誤差，通過(guò)改變剪切參數(shù)（剪切高度、剪切速度、焊盤直徑

3、），研究微焊點(diǎn)剪切強(qiáng)度變化情況。
　　研究結(jié)果表明:SAC-Bi-xNi/Cu在老化前后，當(dāng)釬料中Ni含量為0.10％時(shí)，可以得到較大的剪切強(qiáng)度、彈性模量、硬度、塑性以及焊點(diǎn)剪切斷口上較少的韌窩數(shù)量;當(dāng)添加Ni元素的含量為0.05％時(shí)，可以得到較小的接頭IMC層厚度。老化后焊點(diǎn)的IMC顆粒尺寸明顯增大，IMC層厚度增加，力學(xué)性能都有所下降。IMC顆粒尺寸隨著Ni含量的增加而逐漸減小。
　　微焊點(diǎn)IMC顆粒尺寸隨著峰值溫度的升

4、高而逐漸增大;當(dāng)峰值溫度為250℃時(shí)釬焊接頭的剪切強(qiáng)度達(dá)到最大值。微焊點(diǎn)IMC顆粒尺寸隨著冷卻速度的降低而逐漸增大;空冷時(shí)焊點(diǎn)的剪切強(qiáng)度最大。
　　焊盤直徑不變時(shí)，在剪切速度一定的條件下，焊點(diǎn)的剪切強(qiáng)度隨剪切高度的增加而減小;在剪切高度一定的條件下，焊點(diǎn)的剪切強(qiáng)度隨著剪切速度的增加而增大，當(dāng)剪切高度大于50μm，剪切速度大于0.1mm/s時(shí)，焊點(diǎn)的剪切強(qiáng)度下降幅度比較小;當(dāng)剪切速度和剪切高度皆為定值時(shí)，焊點(diǎn)的剪切強(qiáng)度隨球徑的增大而