汽车微电子产品无铅焊料中添加稀土元素的研究.pdf

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1、铸造技术Vo1．34NO．1l·l544·F0UNDRYTECHNOLOGYNOV．2O13汽车微电子产品无铅焊料中添加稀土元素的研究侯向东(山西工程职业技术学院冶金工程系，山西太原030009)摘要：选用Sn57Bil．OAg无铅焊料，研究添加不同质量分数的混合稀土元素对无铅焊料／Cu界面及微观组织的影响，并分析了时效过程中界面处金属间化合物的生长规律。结果显示：随着稀土元素的加入，焊料中的富Bi相形貌及偏聚、富Sn相的比例和金属间化合物的分布都有所变化。当稀土添加量小于5％时，稀土元素对界面金属化合物的生

2、长抑制作用随稀土元素添加量的增加而呈线性增强。关键词：无铅焊料；Sn57Bil．OAg；稀土元素；微观组织；金属间化合物中图分类号：TG425文献标识码：A文章编号：1000-8365(2013)11-1544—04ResearchonLeadFreeSolderwithMinuteAmountRareEarthElementsforAutomotiveMicro-electronicsHOUXiangdong(DepartmentofMetallurgicalEngineering，ShanxiEngine

3、eringVocationalCollege，Taiyuan030009，China)Abstract：TheSn57Bil．OAglead—fleesolderswereselected，andtheinfluenceofmixedrareearthadditionwithdiferentmassfractiononthesurfaceandmicrostructureoflead-freesolder／Cuwerestudied，thegrowthrulesofintermetalliccompoundi

4、nagingwereanalyzed．TheresultsindicatethatthemicrostructureandsegregationofBi-richphase，theproportionofSn—richphaseinsoldermatrixandthedistributionofintermetalliccompoundchangewiththeadditionofrareearthelements．Whentheaddedcontentofrareearthelementsislesstha

5、n5wt．％．theinhibitionefectonthegrowthofintermetalliccompoundstrengthenslinearitywiththeincreaseofaddingcontent．Keywords：lead—freesolder；Sn57Bil．0Ag；rareearthelements；microstructure；intermetalliccompound随着电子产品向小型化和功能化发展．微电子选用Sn57Bil．0Ag无铅焊粉．添加不同质量分封装的可靠性问题日益凸

6、显，而长期以来。Sn．Pb共数RE(0、0．25％和0．50％，主要成分为Ce和La)制晶焊料以其使用的方便性、焊接的热稳定性、价格成SnBiAg-xRE新型无铅焊膏。将Sn57Bil．0Ag-xRE的合理性，作为实用的低温合金，一直是最适宜的焊膏置于纯Cu基板上．放在热处理炉中回流焊接焊料。但是由于铅和铅的化合物会污染环境并危害约1min，回流温度设为443K。然后，将空冷的人体健康，因而开发无铅焊料已越来越受人们的重Sn57Bil．0Ag．xRE／Cu样品根据添加稀土量的不视]。无铅焊料的研究中除了SnA

7、gCu外，Sn．Bi焊同分成6组，在573K恒温时效0、6、12、l8、24和料合金也是极具应用前景的。Sn—Bi焊料合金熔点30h。将回流焊和时效后的试样分别制备成金相样较低，使其在分级封装和对温度敏感的封装中具有品，在扫描电子显微镜下观察焊料合金基体组织和极大的优势，可以降低由焊接材料热膨胀系数不匹焊料／Cu界面形貌，并结合能谱仪确定界面金属问配而引起的损伤。并且相比于Sn—Pd焊料而言，化合物的各组成元素成分。Sn—Bi焊料合金具有更高的屈服强度和剪切强度．2试验结果及讨论室温下良好的热疲劳性能、拉伸强

8、度和抗蠕变性。然而，高温下Bi的粗化现象严重，从而严重影响了2．1稀土元素对焊料合金微观组织的影响焊接接头的可靠性。因此，研究添加稀土元素来改图1为SnBiAg焊料和SnBiAg-xRE新型焊料善合金的性能具有重要意义。回流焊后焊料合金的微观组织形貌。EDS分析显示图中深色区域为富Sn相，由少量的Bi固溶于Sn基1试验材料与方法体中而形成，由于Sn易腐蚀，所以腐蚀成凹陷而在电镜下显示深色；图中呈鱼骨