bi对低银无铅钎料sn03ag07cu接头组织和性能的影响

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1、哈尔滨理T大学T学硕Ij学位论文Bi对低银无铅钎料Sn一0．3Ag一0．7Cu接头组织和性能的影响摘要经过近十年的研究，电子产品的无铅化已经进入实施阶段。研究者们发现：在众多的无铅钎料中，SnAgCu三元共晶钎料的力学性能、可焊性、热疲劳性能等综合性能最好，最有可能成为SnPb钎料的替代品。但是目前大多数研究的钎料均属于高银范围，出于降低现有无铅钎料的成本，提高其抗高温时效性能的要求，低银型无铅钎料的研究具有十分重要的意义。一种低银型无铅钎料Sn．0．3Ag．0．7CuJ下在研发中，研究结果显示，此种钎料合金的熔点较高，润湿性较差，加入适量的Bi可以进

2、一步降低SnAgCu钎料的熔点，改善其润湿性。提高其抗拉强度。随着电子产品向着高性能和微型化方向的发展，电子器件的体积和焊点的尺寸越来越小，焊点承载负荷越来越重，它的可靠性对电子产品的稳定性具有更重要的意义。在Sn．0．3Ag．0．7Cu低银无铅钎料中添加不同含量的Bi(1．4．5wt％)，经过180℃高温时效处理。研究了Bi对焊接接头界面金属间化合物显微形貌演变、生长动力学和接头剪切强度的影响。同时对经过多次回流焊后Sn．0。3Ag．0．7Cu—xBi／Cu的焊点界面及剪切强度进行了研究。通过对Sn．0．3Ag．0．7Cu／Cu焊点分析表明：Sn一0

3、．3Ag．0．7Cu钎料与Cu基板在界面处形成Cu6Sn5金属间化合物，随着时效时间的延长，界面金属间化合物由起伏较大的、细小的锯齿状，逐渐变为平缓的大波浪状，在Cu6Sns／Cu界面和Cu盘I’日J形成Cu3Sn。通过分析焊点界面化合物(IMC)的生长速率得知，在180℃时效后，含Bi的钎料焊点界面化合物生长速率小于不含Bi的钎料焊点界面化合物生长速率，其数值分别为30．74、17．87、9．93和25．7(单位：10-14cm2／s)。说明Bi能很好的抑制焊点IMC的生长。通过对Sn．0．3Ag．0．7Cu／Ni焊点分析表明：Sn．0．3Ag．0．

4、7Cu钎料与Ni基板在界面处形成长条形(Cu。Nii-x)6sn5金属问化合物，随着时效时问的延长，界面化合物的厚度也增加，和钎料与Cu基板焊后的界面化合物相比，Ni盘很好的阻挡了Ni层下Cu的扩散，抑制了化合物的生长。时效过程中，随着Bi含量的增加，焊点IMC的厚度减少。哈尔滨理T大学T学硕I?学位论文由于Bi元素的固溶强化和弥散强化作用，以及对IMC生长的抑制作用使得在Sn．0．3Ag．0．7Cu钎料中，加入Bi提高钎料合金的剪切强度，而且随着Bi含量的增加，剪切强度提高。同时焊接接头的断裂位置逐渐由钎料基体转移到界面金属间化合物，断裂机制也由韧性

5、断裂逐渐变为韧性和脆性的混合断裂。经过再流焊Sn一0．3Ag．0．7Cu／Cu焊点在界面处形成的IMC随着回流焊次数的增加，迅速促进Cu6Sn5金属问化合物的生长，金属问化合物形貌逐渐有锯齿型向扇贝型转变。回流焊次数为1．4次时，对剪切强度的影响不大，当回流焊次数超过五次时，剪切强度值有所下降。关键词低银无铅钎料；IMC；时效；剪切强度哈尔演理T人学T学硕f：学位论文EffectofBionMicrostructureandPropertitiesofSn一0．3Ag一0．7CuSolderAbstractInrecentdecadeyeagPb．fr

6、eeelectronicmanufacturehasturnedintoanimplementarystage．IthasbeenfoundbyresearchersthatSnAgCueutecticalloyisthebestcandidateofSnPbsolderamongthelead—freesoldersforitsgoodperformances，suchasmechanicalproperty,weldability,heatfatigueresistanceandSOon．However，thecontentofAgintheSn—

7、Ag—Cusolerresearchedmostlyismuchhigher．Duetoreducingthepriceofexistinglead—freesolders，andimprovingitsagingperformanceofhightemperature，thedevelopmentoflowAglcad．freesoldersplaysanimportantpartallovertheworld．Asortof10WAglead．freesolderSn．0．3Ag一0．7Cuisdevelopingnow，butithasahigh

8、ermeltingpointandaworsewettability．Ithasbeenind