Cu-Sn-Bi三元系相平衡的研究.pdf

1、在電子封裝及組裝行業(yè)里，Sn-Pb焊料合金以其優(yōu)越的綜合性能而被大量使用。然而有毒的鉛對人類健康和自然環(huán)境構成了非常大的威脅，隨著人類環(huán)保意識的加強，世界上許多國家都陸續(xù)推出了各種禁止含鉛焊料使用的法案。無鉛焊料的研究與開發(fā)也成為一種不可阻擋的趨勢。迄今為止，已研究出最具有潛力的無鉛焊料合金體系分別是：Sn-Bi系、Sn-Zn系、Sn-Sb系、Sn-Ag系和Sn-In系。這幾大類無鉛焊料都各有其優(yōu)缺點。
　　Sn-Bi系合金具有抗

2、拉強度高，潤濕性好且蠕變抗力高等優(yōu)點。但是由于Bi的溶解度大，使得Sn-Bi合金的延展性降低；Sn-Bi合金中的共晶組織為粗大的層片狀，(Bi)相有較大的脆性，容易造成合金開裂，降低熱導率從而使材料的性能降低。研究發(fā)現(xiàn)，在 Sn-Bi合金中添加少量 Cu可以抑制(Bi)相粗大化，增強耐熱疲勞性能，提升合金的綜合性能。因此，開發(fā) Cu-Sn-Bi無鉛焊料合金是很有可能。而在材料研究中，相圖是一種非常有效的指導工具，在材料的設計與開發(fā)中具有

3、重要的參考價值。
　　在本實驗研究中，主要采用了熱分析法與平衡合金法，通過使用掃描電子顯微鏡及能譜儀（SEM-EDS）、差示掃描量熱儀（DSC）及X-射線衍射儀等設備觀察與分析合金樣品的組織、成分與結構，測定了 Cu-Sn-Bi三元體系在250℃、450℃及700℃時的等溫截面及其液相面投影圖。
　　在250℃等溫截面上，Cu-Sn-Bi三元體系共有三個三相平衡區(qū)，分別為：ε-Cu3Sn+(Cu)+(Bi)，ε-Cu3Sn+

4、(Bi)+L，η-Cu6Sn5+ε-Cu3Sn+L，四個兩相平衡區(qū)，分別為η-Cu6Sn5+L，ε-Cu3Sn+L，ε-Cu3Sn+(Bi)和(Cu)+(Bi)。在Cu-Sn-Bi三元系450℃等溫截面中，發(fā)現(xiàn)了兩個三相平衡區(qū)，分別是 L+δ-Cu41Sn11+ε-Cu3Sn和(Cu)+δ-Cu41Sn11+ L，三個兩相區(qū)，其中兩個已實驗測定，分別為ε-Cu3Sn+L和(Cu)+L，第三個兩相區(qū)δ-Cu41Sn11+L則可由相區(qū)接觸法