微量元素对sn03ag07cu无铅钎料抗氧化能力的影响

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1、中南大学硕士论文摘要电子封装波峰焊从有铅到无铅的转换过程中，由于无铅钎料中锡含量比传统Sn37Pb钎料高，导致波峰焊过程中氧化渣的产生量很大。其不仅造成生产中的浪费，还会影响焊接质量。控制钎料氧化渣的产生量是当前无铅波峰焊技术必须要解决的一个重要问题。本课题选用目前最有市场前景的Sn．0．3Ag．0．7Cu钎料作为基体钎料，通过微量元素的加入来改善其抗氧化性能。根据抗氧化元素选择的原则，选择了P、Ge、Ga、In、Ce作为抗氧化元素。对比了这些元素对Sn．0．3Ag．0。7Cu钎料出渣量和润湿性的影响，得出了

2、Ge是最具有实用性的抗氧化元素，且其含量为O．017％时钎料的性价比最好。在模拟波峰焊条件下，与Sn．0．3Ag．0．7Cu钎料相比，最佳性价比Sn．0．3Ag．0．7Cu．0．017Ge钎料的出渣量减少了40％。随着模拟波峰焊持续进行，钎料中Ge的含量不断消耗。当Ge含量低于0．002％，钎料丧失了抗氧化能力。此时如果向钎料中补充消耗的Ge元素，钎料将恢复抗氧化能力。微量添加元素Ge有效改善了Sn．0．3Ag．0．7Cu钎料的润湿性。元素Ge能够降低了液态Sn一0．3Ag．0．7Cu钎料的表面张力，同时抑制

3、钎料中Cu6Sn5相得出现，提高钎料的流动性。X射线衍射和俄歇能谱分析显示，Sn．0．3Ag．0．7Cu钎料的氧化物主要是SnO。加入Ge元素后，Ge原子在氧化膜表层产生富集，同时明显降低氧化膜中O原子浓度。Ge元素氧化物的标准生成自由能比其他氧化物低，优先与氧生成Ge02，形成Sn和Ge的复合氧化物。Ge元素的加入一方面可有效地减少SnO离子型晶体结构导带中的离子和电子数量，降低0原子的扩散速率；另一方面在表层形成相对致密的保护性氧化膜，阻碍了钎料的进一步氧化。关键词Sn．0．3Ag．0．7Cu钎料，抗氧化

4、性，无铅波峰焊，Ge元素中南大学硕十论文ABSTRACTABSTRACTNowadaysinelectronicassemblyProcess，wavesolderingischangedfromlead．containedtolead—free．、Ⅳhile，themoretincontentinthePb．freesolderwillleadtomoredrossduringsolderingProcess．Toomanydrosswillnotonlywastethesolderalloy,butalS

5、Oaffectthesolderingquality．Therefore，akeyProblemforPb-freewavesolderingistocontroltheformationofthesolderdross．Inthiswork，themostpopularPb—freesolder,Sn一0．3Ag-0．7Cualloy,iSselectedasthebasealloy．Inordertoimprovetheanti．oxidationeffectoflead—freesolder,Sever

6、alelements，suchasP，Ge，Ga，InandCe，havebeenaddedintothebasealloy．Bycomparingtheanti—oxidationeffectandinfluenceonthewettingability,itisfoundGeisthemostpracticalelementfortheimprovementofanti-oxidationability．Thesolderownsthebestcost．effectivewhenGecontentis0．

7、017％．Duringthesimulatedwavesoldering，thedrossmassofSn．0．3Ag．0．7Cu．O．0l7Gesolderalloyis40％lessthanthenormalbasealloy．Geelementcontentdecreasesduringthewavesoldering．Theanti—oxidationabilityofsolderwilldismisswhenGecontentislessthan0．002％．Throughdecreasingthe

8、surfacetensileforce，depressingthegrowthofCu6Sn5andboostingupliquidity,GegreatlyimprovethewettingabilityofSn一0．3Ag-0．7Cusolder．BYmeansoftheAESandXRDanalysis．itiSfoundthatSnOiSthemajoroxidesofSn一0．3Ag一0．