Bi对Sn-3Ag-0.5CuCu界面组织及接头剪切强度的影响

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1、大连理工大学硕士学位论文摘要由于铅对人体与环境的严重危害，国际上无铅的呼声日益高涨，并通过立法限制含铅电子产品的使用，因此钎料无铅化成为电子封装领域中的发展趋势，研发无铅铅料取代传统的锡铅钎料成为钎料工业中面临的重要课题之一。经过近十年的研究，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。在其中加入适量的Bi可以进一步降低SnAgCu钎料的熔点，改善其润湿性。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

2、更重要的意义。但目前关于SnAgCuBi钎焊接头界面组织和剪切性能的研究工作不多。本论文以Sn-3Ag-0．5Cu无铅钎料为研究对象，通过添加不同含量的Bi(0-3wt％)，经过不同温度不同时间的时效处理，研究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。研究结果表明：l、钎焊后，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，时效温度越高，界面金属间化合物层趋于平缓所需的时间越短。在时效过程中，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

3、物生长速率，且随着Bi含量的增加而明显。这是由于Bi在界面处偏聚抑制界面金属间化合物生长造成的。2．受界面金属间化合物厚度的影响，在时效过程中，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，断裂机制也由韧性断裂逐渐变为脆性断裂。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含Bi钎料焊接接头的‘剪切强度有所改善。关键词：金属问化合物；显微组织；生长动力学曲线；剪切强度；韧性断裂；脆性断裂Bi对Sn-3廿0．5Cu／Cu界面组织及接头剪切强度的影响TheeffectofBionthemicrostructureandshearstrengthofSn-3

4、Ag-0．5Cu／CusolderjointsAbstractLegislationtolimittheuseofleaclinelectronicproductioninmanycountriesbecauseofitsharmfultohumanhealthallenvironment,SOitisatendencytodeveloplead-freesoldersforelectronicassembles，andtoresearchviablealternativelead-fleesoldersbecomeoneofimportantprojectswhichfaced

5、insoldermdmtry．InrecentdecadeyearresearchithasbeenfoundthatSn-Ag-CueuteeticalloyisthebestcandidateofSnPbsolderamongthelead-freesoldersforitsgoodperformances，suchasmechanicalproperty,weldability,heatfatigueresistanceand∞on．IthasbeenindicatedthatadditionofamountofBielementinSn-Ag-Cusoldercanred

6、ucethemeltingpointandincreasethewettability．Wimthedevelopmentofelectronicindustryelectronicdevicesandsolderjointsbl_7,omemoIeandmoresmallandbl

7、rdenmuchmorethanbefore．Andthereliabilityofsolderjointshasmoreimportancesignificancefortheuseofelectronicproduction．However,therearerarereportsontheeff

8、ectofBionSn-3Ag．0．5cII／Cusolderjoints．soitisimportancetostudyit．ThisworkchooseSn-3Ag-o．5Culead-fleesolderasexperimentalmaterial，addingdifferentamountofBi(0-3wWo)intoit．Throughagingatdifferenttemperatureariddifferenttimes，investigationisperfor