Ga對低銀Sn-Ag-Cu無鉛釬料的組織和性能的影響.pdf

1、鑒于鉛對健康和環(huán)境安全的危害性，無鉛釬料在現(xiàn)代電子產(chǎn)品的制造中正得到越來越廣泛的應(yīng)用，而Sn-Ag-Cu釬料則被實踐證明是最能替代傳統(tǒng) Sn-Pb釬料的無鉛釬料。然而，由于世界經(jīng)濟的低迷對電子產(chǎn)業(yè)的影響，對于無鉛釬料提出了更高的要求，共晶或近共晶的Sn-3.0~3.8Ag-Cu釬料已經(jīng)無法滿足電子行業(yè)“低成本、高品質(zhì)”的要求。本文以低銀的Sn-0.5Ag-0.7Cu釬料為研究對象，提出通過向釬料中添加合金元素 Ga來優(yōu)化合金性能，探究G

2、a對釬料組織與性能的影響規(guī)律，提高釬料的綜合性能，以使Sn-0.5Ag-0.7Cu-Ga無鉛釬料滿足電子行業(yè)“低成本、高品質(zhì)”制造的要求。
　　試驗結(jié)果表明：稀有元素Ga的添加可以顯著細化Sn-0.5Ag-0.7Cu釬料的基體組織，使基體中的IMC顆粒變得細小且分布均勻。當Ga的含量達到0.5wt.％時，顯微組織最為均勻，晶粒也達到了最高程度的細化，但過量的添加會在界面處析出黑色的富鎵相；Ga的添加使釬料的熔點稍有降低，不會對現(xiàn)有

3、釬焊設(shè)備造成太大影響。
　　采用潤濕平衡法和高溫氧化增重法，分別對添加Ga元素對Sn-0.5Ag-0.7Cu釬料的潤濕性能和抗氧化性能的影響規(guī)律進行了研究。結(jié)果表明：微量 Ga的添加可以有效地改善釬料的潤濕性能和抗氧化性能。作為表面活性元素，Ga會聚集在液態(tài)釬料的表面，大大地降低了液態(tài)釬料的表面張力，改善了釬料的流動性，從而提高了釬料的潤濕性能。但是，當 Ga的添加量超過0.5%之后，由于富鎵相分布不均勻，會對釬料的潤濕性造成不利

4、影響；由于Ga元素不易氧化，從而也能顯著地提高了釬料的抗氧化能力，245℃、60h的條件下，Sn-0.5Ag-0.7Cu-0.5Ga釬料的氧化增重仍然只有Sn-0.5Ag-0.7Cu釬料氧化增重的一半。
　　對Sn-0.5Ag-0.7Cu-xGa/Cu焊點組織分析發(fā)現(xiàn)，Ga的添加量≤0.5%時，Ga對焊點內(nèi)部組織的影響主要表現(xiàn)在組織內(nèi)部 IMC顆粒的細化作用。焊點界面組織的Cu6Sn5化合物層變得光滑平坦，且厚度有所變薄，焊點的抗

5、剪強度有較大的提高，Ga含量為0.5%時提高了17.9%。
　　分析焊點在150℃的恒溫時效過程發(fā)現(xiàn)，隨著時效的進行，Sn-0.5Ag-0.7Cu和Sn-0.5Ag-0.7Cu-0.5Ga兩種釬料的焊點界面層化合物厚度幾乎呈線性增長，但含Ga釬料的界面層的增長速度較慢，由此可見，Ga元素的添加對釬料焊點界面化合物的生長起到了顯著的抑制作用；此外，隨著時效時間增加，焊點力學(xué)性能雖然有所下降，但經(jīng)過720h時效后的Sn-0.5Ag-0