论文摘要
目前无铅焊料正朝着多元化方向发展,其中在Sn-Ag中加入了Cu的Sn-Ag-Cu系合金被普遍认为是最有潜力的替代含铅的Sn-Pb焊料的产品。Sn-Ag-Cu系无铅焊料具有热疲劳性能优良、接合强度高、蠕变特性大等优点,其机械特性和使用可靠性均接近含铅的Sn-Pb焊料,但Sn-Ag-Cu无铅焊料存在很多不足,例如熔点比含铅的Sn-Pb焊料高,润湿性比Sn-Pb较差等。因此,Sn-Ag-Cu系无铅焊料的性能有待于进一步改善。目前人们正在不断探索掺杂某种元素来提高Sn-Ag-Cu系无铅焊料性能,例如,在Sn-Ag-Cu系无铅焊料中掺杂Bi,以及掺杂微量稀土Ce等。本课题选用Sn-3.0Ag-0.5Cu无铅焊料,在其中掺杂一定量的Sb,研究掺杂后焊料的熔点、导电性、润湿性、显微组织的改善情况。通过在Sn-3.0Ag-0.5Cu无铅焊料中掺杂不同比例的Sb制备实验样品,其中,所选掺杂比例为0.1%～1.0%,每隔0.1%取一个实验数据点,测试实验样品的性能,结果表明:通过差示扫描量热仪测试熔点,掺杂Sb后Sn-3.0Ag-0.5Cu无铅焊料的熔点没有明显降低,并且掺杂过量Sb会使其熔点升高;通过数字四探针测试仪测试电阻率,掺杂Sb后Sn-3.0Ag-0.5Cu无铅焊料的导电性有显著提高;利用AUTOCAD软件测量铺展面积的方法测试润湿角,掺杂Sb后Sn-3.0Ag-0.5Cu无铅焊料的润湿性明显增强;通过扫描电子显微境观察到掺杂Sb后Sn-3.0Ag-0.5Cu无铅焊料显微组织结构更细化,更均匀。分析测试结果表明:掺杂Sb后的Sn-3.0Ag-0.5Cu无铅焊料性能均得到提高。掺杂Sb的比例为0.5%时,Sn-3.0Ag-0.5Cu无铅焊料的性能提高最为明显;掺杂0.5%Sb的Sn-3.0Ag-0.5Cu无铅焊料熔点为219.621℃,电阻率下降幅度达到10.53%,润湿角减小了8°,最大程度地提高了Sn-3.0Ag-0.5Cu焊料的性能。实验结果可为这类焊料应用于实际商品化生产提供有力参考数据。