Bi對Sn-Ag-Cu無鉛釬料合金及接頭組織和性能的影響.pdf

1、由于鉛和鉛的化合物對環(huán)境和人體健康的危害,國際上無鉛的呼聲日益高漲,隨著綠色和平運(yùn)動在世界范圍內(nèi)的興起,公眾已經(jīng)意識到含鉛釬料對環(huán)境的污染.近年來隨著微電子、表面組裝技術(shù)(SMT)的發(fā)展,研制面向21世紀(jì)的綠色釬料產(chǎn)品以取代傳統(tǒng)的錫鉛釬料成為釬焊工業(yè)所面臨的重要課題之一.通過近十年的研發(fā),研究者們發(fā)現(xiàn):在眾多無鉛釬料中,SnAgCu三元共晶釬料最有可能成為SnPb鉛料的替代品.SnAgCu三元共晶釬料力學(xué)性能良好,且可焊性、熱疲勞性也較

2、好,在其中加入適量的Bi可以進(jìn)一步降低SnAgCu釬料的熔點(diǎn),且改善其潤濕性,而成為高級別電子封裝中所采用的釬料,但目前關(guān)于Bi在釬料及釬料接頭的存在形式及作用機(jī)制的研究工作不多.該論文以Sn-3Ag-0.5Cu無鉛釬料為研究對象,在釬料基體內(nèi)加入了不同含量的Bi(0-3wt%),通過不同溫度不同時間的時效處理,研究了Bi對釬料基體顯微組織、力學(xué)性能及Bi對Sn-3Ag-0.5Cu/Cu接頭界面處金屬間化合物的組織演變的影響,及界面處金

3、屬間化合物的生長動力學(xué)的研究.研究結(jié)果表明:1、在Sn-3Ag-0.5Cu釬料中,加入1%-3%的Bi可以提高釬料合金的抗拉強(qiáng)度,而且仍能保持釬料具有較高的延伸率;Bi的加入使Sn-3Ag-0.5Cu釬料經(jīng)時效后強(qiáng)度及延伸率相對于不含Bi的釬料穩(wěn)定,這可歸因于固溶強(qiáng)化及彌散強(qiáng)化作用的轉(zhuǎn)換;在SnAgCuBi四元合金體系中,120℃時,Bi在Sn中的固溶度為1-2%,在170℃時Bi在Sn中的固溶度約為3-5%;2、經(jīng)過再流焊,釬料與Cu

4、基體在界面處形成的金屬間化合物呈鋸齒狀,隨著時效時間的增加,金屬間化合物形貌逐漸向大波浪型轉(zhuǎn)變且逐漸趨于平緩;隨時效時間的延長,三種釬料界面處金屬間化合物的生長速率都增大,且金屬間化合物的厚度增加;含Bi的釬料與Cu基體發(fā)生反應(yīng)后,在較高溫度下時效時,釬料基體中的Bi在靠近界面處發(fā)生偏聚現(xiàn)象;含Bi釬料接頭處金屬間化合物的生長速率要低于不含Bi釬料接頭界面處化合物的生長速率,且隨Bi含量的增加化合物的生長速率降低比較明顯;含Bi釬料接頭