SnBi低溫焊料的性能研究.pdf

1、隨著電子封裝技術(shù)無(wú)鉛化進(jìn)程不斷推進(jìn)，無(wú)鉛焊料研究與開(kāi)發(fā)已經(jīng)成電子封裝領(lǐng)域的重要課題之一。新型具有高可靠性和工藝性的中、低溫?zé)o鉛焊料必將崛起。在電子組裝產(chǎn)業(yè)中，所用何種焊料合金是基本，也是重中之重。
　　本論文首先對(duì)添加微量元素 Cu、Ag對(duì) Sn-Bi性能的影響進(jìn)行探討。其中 Sn-Bi為高Bi含量的Sn-Bi焊料，即Sn-50Bi、Sn-57Bi和Sn-65Bi。而后，一方面鑒于Sn-Bi焊料的固溶特性，對(duì)Sn-Bi低Bi含量的

2、焊料進(jìn)行了探討。另一方面，由于Bi相的低強(qiáng)度特性，Bi元素的含量越低時(shí)，焊料合金中的Bi相越少，強(qiáng)度越高。選取了三種Bi含量的Sn-xBi(x=5，10，15)焊料合金，并對(duì)Sn-xBi采取水冷、空冷、爐冷三種不同的冷卻方式獲取焊料。重點(diǎn)研究了不同冷卻方式下Sn-xBi焊料的組織特性和力學(xué)性能。以上的研究結(jié)果表明，通過(guò)嘗試添加Cu、Ag合金元素來(lái)改善Sn-Bi焊料合金的性能。添加1％的Ag后，合金組織中的Sn相和Bi相均明顯細(xì)化，并析出

3、彌散分布的顆粒狀金屬間化合物Ag3Sn；而添加0.5%的Cu后，合金組織中的Bi相雖然細(xì)化，但不明顯，并出現(xiàn)彌散分布的顆粒狀金屬間化合物 Cu6Sn5。Ag、Cu元素的添加改善了合金的綜合力學(xué)性能。對(duì)Sn-xBi焊料合金的研究表明，隨著B(niǎo)i含量的增加，焊料合金的固相線溫度降低，可 Bi元素的添加可以降低焊料合金熔點(diǎn)，Bi元素具有表面活性作用，Bi元素的添加可降低焊料合金的表面張力，改善焊料合金的潤(rùn)濕性。對(duì)Sn-xBi焊料合金進(jìn)行顯微組織

4、的觀察和討論發(fā)現(xiàn)，Bi相以固溶體的形式均勻分布在Sn基體中，且冷卻方式不同，Bi相在Sn基體中的固溶度不同。由于Bi的固溶強(qiáng)化作用，隨Bi含量的提高，Sn-Bi焊料合金抗拉強(qiáng)度增加。水冷方式下獲得的焊料合金，Sn-5Bi焊料合金抗拉強(qiáng)度為60.2MPa，Sn-10Bi抗拉強(qiáng)度為78.6MPa，Sn-15Bi抗拉強(qiáng)度達(dá)到了81.6MPa，緣于固溶體的時(shí)效強(qiáng)化機(jī)制，時(shí)效處理后，Sn-5Bi抗拉強(qiáng)度提高到67.8MPa，Sn-10Bi提高到8