微量稀土Ce對(duì)SnAgCu釬料合金性能的影響及焊點(diǎn)可靠性的研究.pdf

1、根據(jù)歐盟頒布的WEEE和RoHS指令，明確提出將于2006年7月1日起限制或禁止在家用電器中使用鉛及其它幾種有毒有害物質(zhì)，無(wú)鉛釬料的研究正進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段。本文選擇目前最為常用的Sn-3.5Ag-0.5Cu無(wú)鉛釬料，通過(guò)向其中添加微量的稀土元素Ce，研究稀土Ce對(duì)Sn-3.5Ag-0.5Cu無(wú)鉛釬料物理性能、力學(xué)性能和焊點(diǎn)可靠性的影響，并分析了稀土Ce的添加對(duì)Sn-3.5Ag-0.5Cu釬料合金及對(duì)釬料/Cu基體的顯微組織的影響。

2、 研究結(jié)果表明，在所研究的合金系列中，未出現(xiàn)低熔點(diǎn)共晶峰，表明微量稀土的添加不會(huì)使Sn-Ag-Cu合金產(chǎn)生低熔點(diǎn)共晶成份，有利于在釬焊過(guò)程中形成可靠的連接焊點(diǎn)。添加微量的稀土Ce對(duì)Sn-Ag-Cu釬料合金的熔化溫度影響不大，液相線溫度大致在218℃～221℃之間。添加稀土Ce后，釬料合金密度降低，電阻率減小，表明合金具有良好的電傳輸能力。根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果可知：釬焊溫度為260℃、Sn-Ag-Cu釬料中Ce含量為0.05wt.﹪、基板為

3、Sn-Bi鍍層、氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，可得到最佳的潤(rùn)濕性能。 對(duì)焊點(diǎn)的力學(xué)性能研究結(jié)果表明：當(dāng)Ce含量為0.03 wt.﹪時(shí)，焊點(diǎn)的抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度最佳，其原因是稀土Ce可以細(xì)化Sn-Ag-Cu釬料的晶粒，從而使Sn-Ag-Cu合金的抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度及延伸率都有較大的提高。稀土Ce的加入量超過(guò)最佳值，達(dá)到一定量后（在本研究中為0.1wt.﹪），釬料會(huì)產(chǎn)生脆硬的稀土化合物相，對(duì)Sn-Ag-Cu合金的性能產(chǎn)生不利影響。 基于合

4、金間元素的相互作用理論，結(jié)合合金的二元相圖，并采用XRD、金相觀察及EDX等試驗(yàn)手段進(jìn)行了Sn-Ag-Cu釬料合金及Sn-Ag-Cu-Ce釬料合金的組織分析，結(jié)果表明：Sn-Ag-Cu-Ce釬料合金的組織大致與Sn-3.5Ag-0.5Cu釬料合金相似，為粒狀的Cu6Sn5+β-(Sn)和針/片狀的Ag3Sn+β-(Sn)兩種二元共晶組織以及Cu6Sn5+ Ag3Sn +β-(Sn)的三元共晶組織分布于β-(Sn)枝晶間。少量的金屬間化合