微量Ni、Re对Sn0.7Cu无铅焊料性能的影响

论文摘要

电子封装中的无铅化已经是大势所趋,尤其在钎料合金开发方面我国已经落后于欧、美、日等发达国家,拥有自主知识产权的新型无铅钎料对我国电子产品国际化具有重要意义。本文以开发新型低成本钎料合金为目标,在基体钎料合金Sn0.7Cu中添加Ni、混合稀土Re进行微合金化来改善钎料合金的组织及性能,为该低成本钎料合金的广泛的应用提供有价值的探索。通过对合金组织和焊接界面组织观察、电导率测试、熔化特征测试、抗氧化性测试、耐腐蚀性测试、合金力学性能测试、润湿性测试、焊点剪切强度测试等,分析了Ni、Re对Sn0.7Cu组织、性能的影响,并对其影响机理进行深入分析。结果表明:Ni的添加对Sn0.7Cu基体合金具有细化组织、减小焊接界面层厚度、提高硬度和抗拉强度,但降低合金的电导率、升高钎料合金熔点、扩大熔化区间;Ni对Sn0.7Cu钎料合金的抗氧化及耐腐蚀没有明显影响;在添加量小于0.3wt%时,随Ni的增加润湿性变好、剪切强度升高,但添加量大于0.3wt%润湿性、剪切强度均下降。Re的添加对Sn0.7Cu基体合金具有细化晶粒、减小焊接界面层厚度、提高钎料合金的抗氧化及耐腐蚀、提高硬度和抗拉强度的作用,但使钎料合金熔点升高、熔化区间扩大;在添加小于0.05wt%时随Re的增加电导率升高、润湿性变好、剪切强度升高,但添加量大于0.05wt%电导率、润湿性能、剪切强度开始下降。本次实验获得的钎料合金最佳成分为Sn0.7Cu0.3Ni0.05Re,具有相对较好焊接性能和力学性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 研究背景和意义
• 1.1 引言
• 1.2 铅的危害
• 1.3 无铅的提出以及立法
• 1.3.1 无铅的提出
• 1.3.2 无铅立法
• 1.4 各种钎料的优点及局限性
• 1.4.1 传统Sn-Pb钎料
• 1.4.2 Sn-Ag系无铅钎料
• 1.4.3 Sn-Zn系无铅钎料
• 1.4.4 Sn-Cu系无铅钎料
• 1.5 无铅钎料的基本要求
• 1.6 无铅钎料发展现状
• 1.6.1 美国研发情况
• 1.6.2 欧洲的研发情况
• 1.6.3 日本无铅钎料的研究进展
• 1.6.4 我国无铅钎料的研究现状
• 1.7 无铅钎料存在的主要问题和发展趋势
• 1.8 论文选题及研究内容
• 2 实验内容及方法
• 2.1 引言
• 2.2 实验成分设计
• 2.3 合金制备及实验方法
• 2.3.1 合金制备
• 2.3.2 合金组织及焊接界面组织分析
• 2.3.3 合金的物理化学性能
• 2.3.4 合金力学性能分析
• 2.3.5 合金的焊接性能
• 2.4 实验所用的仪器设备
• 2.5 实验技术路线
• 3 Ni、Re对合金及焊接界面组织的影响
• 3.1 钎料合金铸态微观组织形貌
• 3.2 焊接界面组织形貌
• 3.3 本章小结
• 4 Ni、Re对钎料合金性能的影响
• 4.1 电导率分析
• 4.2 钎料合金的熔化特性
• 4.3 抗氧化行为
• 4.4 耐腐蚀性测试
• 4.5 钎料合金的力学性能
• 4.5.1 布氏硬度
• 4.5.2 拉伸性能
• 4.6 本章小结
• 5 Ni、Re对钎料合金焊接性能的影响
• 5.1 润湿及铺展行为
• 5.2 剪切实验
• 5.3 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录