Sn-9Zn-xNd無鉛釬料組織和性能的研究.pdf

1、在倡導(dǎo)綠色環(huán)保的現(xiàn)代制造業(yè)中，電子封裝領(lǐng)域釬焊連接材料正實施由傳統(tǒng)Sn-Pb釬料到無鉛釬料的轉(zhuǎn)變。Sn-Zn系無鉛釬料憑借熔點與Sn-37Pb接近、成本低以及良好的焊點力學(xué)性能等優(yōu)點成為目前最具潛力的無鉛釬料之一。但是，Sn-Zn釬料合金中Zn元素的存在導(dǎo)致合金潤濕性及抗氧化性等方面的不足阻礙了該合金的推廣應(yīng)用。為解決這些問題，一方面，研究和開發(fā)Sn-9Zn配套使用的助焊劑改善釬料的潤濕性問題；另一方面，通過合金化的方式改善釬料合金的性

2、能。
　　本文首先研究了Sn-9Zn釬料的專用助焊劑。根據(jù)正交試驗結(jié)果得到助焊劑主要成分：10wt.％環(huán)氧樹脂、5wt.%戊二酸、20wt.%甲基磺酸亞錫、10wt.%三乙醇胺以及55wt.%無水乙醇。在助焊劑研究的基礎(chǔ)之上，研究添加稀土元素Nd對Sn-9Zn釬料合金潤濕性能、抗氧化性能、焊點力學(xué)性能及可靠性等方面的影響，并分析稀土元素Nd的作用機制。
　　研究結(jié)果表明：在235℃，采用上述助焊劑、NH4Cl-ZnCl2水溶

3、液及免清洗助焊劑三種不同助焊劑條件下，微量稀土元素Nd的添加對Sn-9Zn釬料合金在Cu基板上潤濕性能的影響規(guī)律相似，Nd的添加量在0.06wt.%時釬料的潤濕性能最佳，且本文中研究的助焊劑助焊效果明顯優(yōu)于其余兩種。稀土元素Nd的添加可以提高釬料的抗氧化性，改善釬料在Cu基板上的潤濕性。但當(dāng)Nd元素的添加量較大時，表面生成的稀土氧化物增多會降低釬料的抗氧化性，使釬料的潤濕性能下降。
　　Nd的添加可以細化釬料的基體組織，抑制釬料/

4、Cu基板界面處金屬間化合物層厚度的增加，提高Sn-9Zn-xNd/Cu釬焊接頭的力學(xué)性能。當(dāng)Nd含量增加超過0.1wt.%時，釬料基體中的脆硬稀土相NdSn3向界面處遷移，焊點斷裂處向釬料與金屬間化合物附近靠近，力學(xué)性能下降。
　　時效過程中，由于Cu、Zn原子的相互擴散，Sn-9Zn/Cu和Sn-9Zn-0.06Nd/Cu界面處Cu5Zn8金屬間化合物層的厚度不斷增加，釬焊接頭的力學(xué)性能下降。Sn-9Zn-0.06Nd釬料中Nd