钎料合金sem结果分析

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1、SEM结果分析一、Sn2.5Ag0.7Cu钎料合金的显微组织图1所示为Sn2.5Ag0.7Cu钎料合金的显微组织。BAa)1000×b)500×图1Sn2.5Ag0.7Cu钎料合金的显微组织从图中可以看出，该成分钎料合金的组织呈明显的网状分布，且其主要由两部分构成，图中A所示区域为出生相β-Sn，B所表示的区域为共晶相，经对钎料合金箔带进行XRD分析，发现共晶组织中存有Ag3Sn和Cu6Sn5。根据文献[1]、[2]可以知道，在Sn-Ag-Cu系合金的凝固过程中，在不同的温度范围，分别会析出β-Sn、β-Sn＋Cu6Sn

2、5及β-Sn＋Ag3Sn二元共晶和β-Sn＋Cu6Sn5＋Ag3Sn三元共晶组织。二、钎料合金钎焊接头及界面区显微组织IMCSolderCua)1500×b)500×图2接头及界面区的SEM照片图2所示为Sn2.5Ag0.7Cu钎料合金钎焊接头的显微组织形貌，该接头试样所采用的钎焊工艺为270℃-3min。图中较暗的部分为铜母材，较光亮部分为钎焊缝，即钎料合金，而位于二者之间的部分即为在钎焊过程中所形成的金属间化合物层（IMC）,经电子能谱成分分析其应为Cu6Sn5。金属间化合物Cu6Sn5沿钎缝-Cu界面呈不均匀的分布

3、，并呈向钎缝中生长，这是由于在加热时铜不断地向液态钎料中溶解，从而形成Cu6Sn5金属间化合物，更由于钎缝本是锡基合金成分，从而会导致Cu6Sn5出现图中所示的生长方式，且各部分由于生长行为的差异而造成其层厚沿界面上是不均匀的。（文献3、4）从图2还可看出，所焊得的接头各个部分结合良好，无明显的缺陷存在，由所得的钎焊接头力学性能测试结果中也可看出，接头的剪切强度也较高，且均断在钎缝上。一、不同钎焊温度下接头界面区显微组织图3所示为在相同钎焊时间、不同钎焊温度下所得到的钎料合金钎焊接头试样的SEM照片。钎焊时间均为3分钟。

4、a)270℃b)280℃c)290℃图3不同钎焊温度下接头SEM照片（3min）从图3中可以看出，在较短的钎焊时间下，当钎焊时间相同而钎焊温度不同时，各接头界面处金属间化合物的生长情况也是各不相同的，由此也造成了IMC层厚度的差异。当钎焊温度为270℃时，从图a)中可以看出金属间化合物在界面上得到了较为充分的长大，且IMC层厚度也较为均匀。而图b)所示的280℃条件下，IMC的长大也较为充分，但其层厚较270℃时显得不够均匀。由于此生长行为的不同，就造成了接头剪切强度的不同，剪切强度测试结果表明，当温度为270℃时，接头

5、强度较高，最高可达43.36MPa，280℃时的强度低于270℃时的情况。而图3c)所示的情况，即当钎焊温度升至290℃，而界面处IMC却出现了长大不充分的情况，且IMC层厚非常不均匀，由此而导致了此温度下接头的强度又较280℃时有所降低（为38.67MPa），这可能是由于在该温度下，液态钎料合金由于温度过高而流失，且在该温度下，钎剂的有益作用也可能得到了一定的降低，因为钎剂在一定的活性温度范围内才可最大发挥其去除氧化膜的能力，此温度过高可能会导致钎剂未能发挥其原有作用，从而抑制了界面处IMC的形成与生长。（文献4）一、

6、不同钎焊时间下接头界面区显微组织a)3minb)4minc)4.5min图4不同钎焊时间下接头SEM照片（270℃）从这一组试样的剪切强度试验结果可以看出，在此次试验条件下，当钎焊时间为3min和4min时，接头剪切强度相当，最高强度分别可达43.36MPa和42.58MPa，而时间为4.5min时，接头强度最高，可达45.90MPa。分析该钎焊时间范围内所对应的接头SEM照片，从图4a)和b)可以看到，在270℃而钎焊时间又较短时，即3min与4min时，界面处IMC尚未充分形成并长大，这是由于Cu原子未能获得充分的时

7、间向钎料中扩散溶解而造成的，从而影响了Cu6Sn5金属间化合物的形成，因此使得此时的接头强度并未达到最高。而4.5min时，时间的延长使Cu原子有了充分的时间向钎料中扩散溶解，因此有助于界面处IMC形成与长大，且界面层厚度也较前两种情况下更均匀一些，使得接头强度较高。参考文献：1、菅沼克昭著,宁晓山译.铅焊接技术.北京:科学出版社,2004:57-612、K.L.MOON.ExperimentalandThermodynamicAssessmentofSnAgCu3、张启运.钎焊手册.北京:机械工业出版社.1998：11

8、3-5164、刘晓波，王国勇.表面封装用无铅钎料的接头强度及熔点范围的研究.电子元件与材料.2002，21(4)，18-19