snagcu系无铅焊料熔体结构状态与凝固组织及润湿性的相关性探索

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1、SnAg(Cu)系无铅焊料熔体结构状态与凝固组织及润湿性的相关性探索摘要焊料的无铅化，在国内外电子、信息等领域已成为必然趋势。然而，对无铅焊料的研究主要集中在成分选择、配比的优化以及微量元素对诸种性能的影响上。很少有人关注无铅焊料本身的制备条件，比如影响金属熔体结构与性质的热历史条件。本文以最具潜力的无铅焊料SnAg(Cu)系合金作为研究对象，以温度诱导熔体结构转变为切入点，通过改变制备温度及调整微量元素来探索熔体结构和性质的变化规律，进而探索熔体结构对无铅焊料凝固组织及润湿性的影响规律。其主要内容、成果、创新点归纳如下：1．通过探索若干种不同成分的二元及三元SnA

2、g(Cu)系合金熔体的电阻率．温度行为，发现随合金的差异，其p．T曲线上出现不同特征和规律的异常转折，提示发生了两种类型的温度诱导熔体结构转变一一可逆转变与不可逆转变。分析认为，可逆转变与熔体中化学短程有序结构相关，不可逆转变与拓扑短程有序结构相关。2．借助凝固实验发现，经过高温不可逆熔体转变后凝固制备的焊料组织显著细化，其中化合物相形态由粗片状变为均匀分布的细小颗粒。这可能是由于熔体中类固团簇尺寸变小且更为均匀，致使形核过冷度增大、形核率激增，晶粒数增多。3．通过铺展实验发现，经过不可逆熔体结构转变凝固制备的焊料钎焊性能优越：铺展速率快，接头过渡层薄而均匀，且其厚

3、度变化对钎焊温度时间不敏感。这可能是由于该焊料熔化速率快、熔滴粘度小有利于焊料在铜基板上铺展，同时熔体中细小类固团簇结构不利于反应层生长，因而过渡层生长缓慢且其界面相对平整。而未经转变的熔体结构促进焊料与铜板反应，随钎焊温度升高、时间延长，过渡层厚度显著增加，其界面粗糙度增大，接头组织显著恶化。本文从熔体结构和性质变化的新视角探寻新型无铅焊料制备工艺，这是一条新颖的技术路线，具有明显的创新特色。这一切入点更有利于寻求其内在物理本质，可降低研究的盲目性，取得其他研究思路所难以得到的研究结果。关键词：无铅焊料；熔体结构；凝固组织；润湿性OnCorrelationBetw

4、eenMeltStructuralStatesofSnAg(Cu)SoldersandTheirSolidification&WettabilityABSTRACTIthasbecomeaninevitabletrendathomeandabroadthatlcad．freesolderswereusedinelectronics，informationandotherfields．Butresearchonlead．freesoldersmainlyconcentratedincomponentselection，aswellastheeffectoftracee

5、lementonvariousproperties．Preparationconditionsoflcad．freesolderswerelessconcernedabout．Whileliquid—solidhereditaryaboutstructurehadlongbeennotedinmaterialproductionandresearchpractice．Asthebreakthroughpoint，TI-LLSTwasfocusedontherelevanceofSnAg(Cu)meltstructurewithsolidificationstruct

6、ureandwettability．Themaincontents，achievementandinnovationweresummarizedasfollows：TemperaturedependenceofelectricalresistivitiesofliquidSn—Ag(Cu)lead—freealloyswithdifferentcomponentswassurveyedbytheresistivityexperiments．Differentcharacteristicsandpatternsofabnormalchangesalongwithvar

7、iousalloyswerefoundonp-Tcurves．Andthechangesindicatedthattherewerereversibleandirreversiblestructuraltransitioninalloymelts，reversibleonewasrelatedwiththechemicalshort-rangeorder，andirreversibleonewithtopologicalshort-rangeorder．Refinedeutecticsolidificationstructuremightresultfromir