Sn基無(wú)Pb焊料粉體的機(jī)械合金化法合成及其特性研究.pdf

1、從上世紀(jì)90年代開始，隨著電子工業(yè)的發(fā)展以及人們環(huán)保、健康意識(shí)的提高，無(wú)鉛材料及無(wú)鉛化技術(shù)的研究日益興起并逐漸用于生產(chǎn)。焊料無(wú)鉛化是電子產(chǎn)品無(wú)鉛化一個(gè)重要方面。焊膏是常用的焊料類型，主要由無(wú)鉛合金焊粉組成，是電子組裝中重要的連接材料。機(jī)械合金化(MA)技術(shù)常用于合成二元及多元系非平衡合金粉體，其優(yōu)點(diǎn)是不受合金元素種類及含量的影響，在常溫下即可實(shí)現(xiàn)固態(tài)合金化，還可以有效地避免合金成分偏析，可望用于制備Sn基焊料合金微粉。
　　 本

2、文采用高能球磨的機(jī)械合金化技術(shù)在室溫條件下球磨制備了Sn-Ag、Sn-Cu二元和Sn-Ag-Cu三元合金粉體。采用X射線衍射儀(XRD)、透射電鏡(TEM)、掃描電鏡(SEM)、差示掃描量熱儀(DSC)和粒度分析等手段對(duì)球磨過(guò)程中粉體的結(jié)構(gòu)演變、顯微組織、粉體形貌及顆粒尺寸變化等進(jìn)行了研究：討論了合金化機(jī)制；研究了合金成分變化對(duì)Sn合金焊料粉體結(jié)構(gòu)的影響。同時(shí)，還研究了合金化粉體的熔點(diǎn)及再流焊后焊料的顯微組織結(jié)構(gòu)，并對(duì)該Sn基粉體的可焊

3、性進(jìn)行了初步評(píng)價(jià)。
　　 Sn-Ag二元合金粉體由球磨初期的大塊層片狀復(fù)合顆粒，逐漸碎化，最終演變?yōu)榧?xì)小均勻的球狀顆粒。MA60 h合成的三種成分Sn-Ag(2-5 wt％Ag)合金粉體粒徑主要分布于0.1-20μm，Ag含量的提高使得粉體塑性增強(qiáng)，顆粒粒徑增大。MA合成的Sn-3.5Ag合金粉體顆粒是由Sn(Ag)、Ag3Sn納米晶粒構(gòu)成，熔點(diǎn)為224℃。在Al2O3陶瓷基底上熔化后的焊料由先結(jié)晶Sn卵狀顆粒及Ag3Sn顆粒和

4、(Ag3Sn+Sn)共晶組織構(gòu)成；在Cu基底上熔化后的Sn-3.5Ag焊料還在與Cu基底的界面處生成桿狀的Ag3Sn，基體中則析出針狀的Ag3Sn。
　　 Sn-Cu二元合金粉體由球磨初期的大塊層片狀復(fù)合顆粒組成，逐漸細(xì)化為形狀不規(guī)則的團(tuán)聚體；繼續(xù)球磨，團(tuán)聚體解散，進(jìn)一步細(xì)化成細(xì)小的球狀顆粒。MA60 h合成的三種成分Sn-Cu(0.7-10 wt％Cu)合金粉體粒徑也主要分布在0.1-20μm，Cu含量的提高使得粉體脆性增強(qiáng)，

5、顆粒粒徑減小。MA合成的Sn-10Cu合金粉體顆粒由Sn(Cu)、Cu6Sn5納米晶構(gòu)成；MA60 h的Sn-0.7Cu、Sn-10Cu粉體的熔點(diǎn)分別為231℃、228℃。在Al2O3陶瓷基底上熔化后的焊料組織由先結(jié)晶Sn卵狀顆粒及Cu6Sn5和(Cu6Sn5+Sn)共晶組織構(gòu)成；在Cu基底上熔化后的Sn-0.7Cu焊料還析出了六方結(jié)構(gòu)的Cu6Sn5。
　　 Sn-Ag-Cu三元合金粉體形貌與上述二元粉體類似，最終獲得微細(xì)的近球

6、狀顆粒。MA60 h的Sn-3.5Ag-0.7Cu粉體由Sn(Ag，Cu)、Ag3Sn和Cu6Sn5納米晶粒構(gòu)成，粉體平均粒徑為19.9μm，熔點(diǎn)為219℃。隨著Ag、Cu含量的增加，粉體中Ag3Sn和Cu6Sn5的含量增加。在Al2O3基底上熔化后的焊料組織呈過(guò)共晶組織狀態(tài)，由先共晶β-Sn卵狀顆粒和(β-Sn+Cu6Sn5+Ag3Sn)共晶組織組成。在Cu基底上熔化后的Sn-3.5Ag-0.7Cu合金在Cu界面前沿形成由Cu6Sn5