微量稀土元素Sm對(duì)Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料組織與性能的影響.pdf

1、隨著電子封裝技術(shù)無(wú)鉛化進(jìn)程不斷推進(jìn)，無(wú)鉛微焊點(diǎn)研究已經(jīng)成電子封裝領(lǐng)域的重要課題之一。Sn-Ag-Cu系釬料合金由于具有低熔點(diǎn)及高可靠性，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中被認(rèn)為是替代有鉛釬料的優(yōu)良產(chǎn)品。但其在服役過(guò)程中仍存在不足，添加第四項(xiàng)微量合金元素被認(rèn)為是提高無(wú)鉛釬料性能有效途徑之一。
　　本文通過(guò)添加微量稀土釤（以下用 Sm表述）來(lái)改善 SnAgCu釬料的不足之處，系統(tǒng)的研究了Sn-3.0Ag-0.5Cu-XSm（X=0,0.025,0.05

2、,0.1,0.2 wt.％）釬料的性能、顯微組織以及剪切強(qiáng)度，并對(duì)Sm元素的作用機(jī)制進(jìn)行了討論。
　　研究不同 Sm含量對(duì)于 SnAgCu釬料熔點(diǎn)的影響，結(jié)果表明適量 Sm元素的加入可以降低 SnAgCu釬料熔點(diǎn)，隨著 Sm含量的增加熔點(diǎn)而先降低后升高，當(dāng)Sm含量在釬料中所占比例為0.1 wt.％時(shí)熔點(diǎn)最低為217.19℃。
　　采用鋪展面積的方法研究了不同 Sm含量對(duì)SnAgCu釬料潤(rùn)濕性能的影響。結(jié)果表明，適量 Sm元素

3、的添加可以改善 SnAgCu釬料的潤(rùn)濕性能，當(dāng)稀土元素Sm的含量在0.05 wt.％時(shí)潤(rùn)濕性能最佳，但由于稀土元素的氧化性，過(guò)多的添加會(huì)由于氧化作用的存在而降低釬料的潤(rùn)濕性。
　　利用掃描電鏡（SEM）和 AutoCAD軟件研究了不同 Sm含量對(duì)時(shí)效前后焊點(diǎn)界面化合物顯微組織形貌及厚度的影響。Sm含量在0.05％時(shí)，界面化合物形貌變得趨于平整均勻，釬料與界面化合物的過(guò)渡緩和；Sm含量在0.025-0.1％之間，界面化合物厚度明顯較

4、薄。時(shí)效后，含有稀土元素 Sm的界面形貌相對(duì)于無(wú) Sm組別更加平整，隨著 Sm含量的增加，界面化合物的厚度先降低后升高。釬料中含有稀土元素Sm時(shí)，時(shí)效后界面化合物增長(zhǎng)的厚度較小。
　　研究不同 Sm含量對(duì)直徑為1000μm無(wú)鉛微焊點(diǎn)在PCB板上剪切強(qiáng)度的影響，并做了400 h時(shí)效實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示時(shí)效前當(dāng)稀土元素Sm含量為0.05％時(shí)剪切強(qiáng)度達(dá)到最大值。時(shí)效400 h后，隨著稀土元素 Sm含量的增加，焊點(diǎn)的剪切強(qiáng)度先升高后降低，釬料中