微量元素对snagcu无铅钎料性能和显微组织的影响

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1、摘要随着电子元件的多层化、片式化、集成化和多功能化的发展，作为电气和机械连接的焊点，承载着更大的电流密度和热储存量，进一步提高焊点的可靠性显得尤为重要。SrtAgCu钎料作为电子封装行业中的主流无铅合金，近年来得到了更多的关注。钎料添加微量元素，是改善钎料工艺性能和使用性能的重要方法。本文首先研究了微量元素对Sn3．0A90．5Cu钎料合金工艺性能、力学性能和显微组织的影响。其次，确定了Ag含量对SnAgCu合金组织和性能的影响，开发出了高性价比的低Ag无铅钎料。最后，探讨了影响焊点可靠性的结晶裂纹问题。试验研究表明，在Sn3．0A90．5Cu合金中添加单一的微量Ni、P或Ce元素对合金的

2、熔化温度没有明显的影响，能够保证合金优良的钎焊温度要求。Ni和Ce元素的添加对高温时效引起的接头剪切强度的下降有良好的抑制作用，P元素的添加对合金的润湿性能和抗氧化性能有很好的改善，但Ce元素的添加却恶化了合金的抗氧化性能。同时添加O．1wt％Ni、0．001wt％P以及0．05wt％Ce元素后，Sn3．0A90．5Cu合金的润湿性能、抗氧化性能以及时效前后接头的剪切强度都有所改善。简单地降低SnAgCu合金中Ag含量，会降低合金的成本，但会影响钎料合金的性能。钎料的熔化温度有所升高，润湿性能以及时效前、后接头剪切强度均有所下降。在含Ag量低的SnAgCu合金中添加微量Ni、P和Ce元素后

3、，在一定程度上可以抑制低Ag钎料合金性能的下降。考虑合金成本及钎料的综合性能，Snl．0A90。7CuX钎料性能最佳，Sn0．7A90．7Cu合金也有进一步开发研究的价值。PCB板上Sn3．0A90．5Cu钎料微小焊点上可能存在结晶裂纹，开发的试验方法II能很好地实现无铅钎料结晶裂纹的重现。采用测量试样平均裂纹总长度的方法，可以定量地评价无铅钎料结晶裂纹的敏感倾向。试验表明，添加微量Ni和Ce元素对Sn3．0A90．5Cu合金的结晶裂纹有比较明显的抑制作用，尤其Ni元素的作用更为明显；而添加P元素却加剧了结晶裂纹的形成，不利于提高合金焊点的可靠性。关键词SnAgCu无铅钎料；微量元素；低A

4、g钎料；性能；显微组织；结晶裂纹；ABSTRACTWiththedevelopmentofsurfacemounttechnology(SMT)，electronicproductsarebeingdevelopedintomodelsofminimization，digitizationandmultifunction．Theelectricalcurrentdensityandthethermalstorageinperunitesolderjointwereincreased，becausethesolderiointtakeonthefunctionofelectricalconn

5、ectionandmechanicalconnection．Thus，howtoimprovethesolderjointreliabilitybecomesextremelyimportant．SnAgCulead-freesolderalloy,asthesuitablealternativealloyintheSMTfields．hasbeenmoreconcerns．Addingtraceamountsofelementsareimportantmethodtoimprovethetechnologicalpropertiesofsolderandtheserviceprobabi

6、lityofthesolderjoints．Thefirstpurposeofthisstudyistoinvestigatetheeffectoftraceamountsofelementaladditionsontheprocessingproperty,mechanicalpropertyandmicrostructureofSn3．OAgO．5Cusolderalloy．Secondly，theeffectofAgcontentonthemicrostructureandpropertiesofSnAgCusolderalloywasstudied．Acost．effectivel

7、ow．Aglead．freesolderwasdeveloped．Finally,SolidificationcracksinSnAgCuleadfreesolderjointswereinvestigatedbecauseitinfluencesonthesolderjointreliability．AddingonlyNi，PorCehaslittleeffectonthemeltingtemperatureofSn