Sn-Ag-Cu系无铅焊锡合金及其微粉制备技术研究

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1、中文摘要Sn-Ag-Cu系无铅焊锡合金及其微粉制备技术研究学科：材料学作者：许天旱签名：导师：赵麦群教授签名：答辩日期：2005.3摘要由于传统含铅产品对人体和环境的危害，开发研究无铅钎料已成为当前十分紧迫的任务，其中SnAgCu钎料以其良好的综合性能倍受关注。随着表面组装技术（SMT）在电子工业中广泛应用，无铅焊锡合金微粉的研究和开发成为电子材料领域的热点问题之一。为此，本文首先研究了SnAgCu系无铅焊锡合金，并利用本试验室自制的超音速雾化装置对其进行雾化法制粉末的工艺了研究。研究结果表明：Ag元素、Cu元素对焊锡的熔点、电导率、铺展性能的影响都存在最佳含量，Ag元素的最佳含量为3％，Cu

2、元素的最佳含量为2.8％；Sn-3Ag-2.8Cu无铅焊锡合金具有较优良的综合性能；Sn-3Ag-2.8Cu焊锡合金的铺展性接近于Sn37Pb，电导率优于Sn37Pb；Cu元素具有细化晶粒作用，Sn-Ag-Cu焊锡与Cu基板的扩散层厚度明显大于Sn37Pb。微量稀土Ce可以显著延长Sn-3Ag-2.8Cu钎料接头在室温下的蠕变断裂寿命，尤其是当稀土Ce的含量分数为0.1wt.％时，其蠕变断裂寿命可以达到Sn-3Ag-2.8Cu钎料的9倍以上；稀土具有细化合金组织的作用；但过量稀土Ce，使稀土化合物数量的增而影响钎料的力学性能。综合考虑，最佳的稀土含量分数为0.05wt.％～0.1wt.％。Sn

3、AgCu粉末最佳工艺参数为：通气方式，双侧通气；合金过热度，250℃；雾化介质，氮气；导液管突出高度，5mm；导液管内径，3mm；雾化压力：0.7MPa，所雾I西安理工大学硕士学位论文化的粉末球形度好、表面光滑，粒度分布较均匀，氧含量低。SnAgCuCe粉末最佳工艺参数为：合金过热度，200℃；其它同SnAgCu粉末最佳工艺参数。在相同过热度下，SnAgCu粉末较SnPb粉末、SnAgCuCe粉末球形度更好，表面更光滑；与SnPb焊锡粉末相比，SnAgCu系无铅焊锡具有更高的有效雾化率和更低的含氧量；SnAgCuCe具有较高的氧含量，有效雾化率高于SnPb，低于SnAgCu。合金过热度升高，粉

4、末粒度明显细化，但含氧量升高。导液管内径的影响：在一定雾化条件下，导液管内径为3mm，雾化粉末具有较高的有效雾化率、粒度分布及离散度最佳，且球形度最好。导液管内径小于3mm，随着内径减小，粉末明显细化，有效雾化率略有升高，但粒度分布变差。导液管内径大于3mm，随着内径增大，粉末有效雾化率降低，粒度分布变宽，表面粗糙和形状不规则程度增加。雾化介质的影响：在一定雾化条件下，氦气雾化粉末具有最高的有效雾化率、良好的粒度分布及最小的平均直径，且球形度最好。氮气雾化的粉末具有较好的综合性能。氩气雾化粉末综合性能较差；空气雾化粉末雾化率较高，但粉末极不规则、表面粗糙，且粉末较粗。关键词：SnAgCu，无铅

5、焊锡，Ce，SMT，微粉，超音速雾化IIABSTRACTSTUDYONPRODUCTIONOFFREE-LEADSOLDERALLOYANDSOLDERALLOYFINEPOWDEROFSn-Ag-CuSYSTEMSpecialty：MaterialsScienceCandidate：XuTianhan(T.H.Xu)Advisor：Prof.ZhaoMaiqun(M.Q.Zhao)ABSTRACTThedevelopmentoflead-freesolderhasbeenanurgenttaskformaterialscientistsduetotheleadcontentofconvent

6、ionalsoldersisharmtohealthandenvironmental.SnAgCusolderisconcernedforitsexcellentcombinationproperty.AlongwithSurfaceMountTechnology(SMT)hasbeenappliedwidelyintheelectronicindustry.ThefinepowdersofthesolderalloyisoneofthekeymaterialsintheSMT.Withthesupersonicatomizationdevicedesignedbyourlaboratory,

7、westudyontheprocessparameteraboutatomizingfree-leadsolderpowderofSn-Ag-Cusystem.TheresultsindicatethatAg,Cuhasinfluenceonthesolidustemperature,spreadingproperty,electricalconductivityofalloy.Thesolder