微量稀土Ce對SnAgCu釬料合金性能的影響及焊點可靠性的研究.pdf

1、根據歐盟頒布的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，無鉛釬料的研究正進入實際應用階段。本文選擇目前最為常用的Sn-3.5Ag-0.5Cu無鉛釬料，通過向其中添加微量的稀土元素Ce，研究稀土Ce對Sn-3.5Ag-0.5Cu無鉛釬料物理性能、力學性能和焊點可靠性的影響，并分析了稀土Ce的添加對Sn-3.5Ag-0.5Cu釬料合金及對釬料/Cu基體的顯微組織的影響。

2、 研究結果表明，在所研究的合金系列中，未出現低熔點共晶峰，表明微量稀土的添加不會使Sn-Ag-Cu合金產生低熔點共晶成份，有利于在釬焊過程中形成可靠的連接焊點。添加微量的稀土Ce對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。根據正交試驗結果可知：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、氮氣保護條件下，可得到最佳的潤濕性能。 對焊點的力學性能研究結果表明：當Ce含量為0.03 wt.﹪時，焊點的抗拉強度和抗剪強度最佳，其原因是稀土Ce可以細化Sn-Ag-Cu釬料的晶粒，從而使Sn-Ag-Cu合金的抗拉強度、抗剪強度及延伸率都有較大的提高。稀土Ce的加入量超過最佳值，達到一定量后（在本研究中為0.1wt.﹪），釬料會產生脆硬的稀土化合物相，對Sn-Ag-Cu合金的性能產生不利影響。 基于合

4、金間元素的相互作用理論，結合合金的二元相圖，并采用XRD、金相觀察及EDX等試驗手段進行了Sn-Ag-Cu釬料合金及Sn-Ag-Cu-Ce釬料合金的組織分析，結果表明：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