Sn-Ag-Cu釬料由于其優(yōu)越的綜合性能,被認(rèn)為是替代傳統(tǒng)Sn-Pb釬料的最佳選擇。但目前廣泛應(yīng)用的Sn-3.8Ag-0.3Cu釬料中Ag含量較高,由于Ag價(jià)格昂貴,其已難以滿足電子產(chǎn)業(yè)日益增長(zhǎng)的成本控制需求。在這一背景下,本文以低銀釬料Sn-0.3Ag-0.7Cu為研究對(duì)象,通過(guò)“復(fù)合添加”Ga元素和Nd元素來(lái)改善釬料Ag含量下降所導(dǎo)致的性能降低,系統(tǒng)地研究了不同Nd元素含量對(duì)釬料的組織及性能的影響,探討了復(fù)合添加Ga/Nd元素協(xié)同改善釬料性能的內(nèi)在機(jī)理。采用潤(rùn)濕平衡法研究了Sn-0.3Ag-0.7Cu-xGa-yNd釬料的潤(rùn)濕性能,試驗(yàn)結(jié)果表明,Ga/Nd元素的添加均可以提高釬料的潤(rùn)濕性能,其中Sn-0.3Ag-0.7Cu-0.5Ga-0.1Nd釬料的潤(rùn)濕時(shí)間最短,比Sn-0.3Ag-0.7Cu潤(rùn)濕時(shí)間縮短約37%,釬料的潤(rùn)濕性能已接近高銀Sn-Ag-Cu釬料的水平。差示掃描量熱法測(cè)試結(jié)果顯示,添加了適量的Ga\Nd元素后,釬料的熔化區(qū)間與Sn-3.8Ag-0.7Cu熔化區(qū)間差由7.7°C降至3.9°C,液相線溫度相比母合金下降約2°C;同時(shí),復(fù)合添加Ga/Nd元素還可以有效地改善... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Sn-Cu二元合金相圖

碩士專業(yè)學(xué)位論文復(fù)合添加Ga/Nd對(duì)低銀SnAgCu釬料組織和性能的影響5度過(guò)高，焊點(diǎn)力學(xué)性能較差，難以擴(kuò)大應(yīng)用面；Sn-Zn系釬料主要優(yōu)點(diǎn)是與Sn-Pb釬料共晶溫度接近，但其較差潤(rùn)濕性能和抗氧化性能也使該釬料目前的應(yīng)用受到一定程度的限制；Sn-Bi系釬料由于其較低的共晶溫度，可以在較低溫度的軟釬焊中有所應(yīng)用，但是其焊點(diǎn)力學(xué)性能較差。Sn-Ag-Cu系列釬料是以Sn-Ag系列釬料為基體加入Cu元素完善發(fā)展而來(lái)的，圖1.2為Sn-Ag-Cu三元合金相圖。該系列的共晶組織主要包含β-Sn、Ag3Sn和Cu6Sn5，共晶溫度為217°C，存在多個(gè)Sn-Ag-Cu成分點(diǎn)，熔化區(qū)間大約在217~227°C之間。Sn-Ag-Cu釬料的共晶溫度比Sn-Ag釬料的共晶溫度低，并且其焊點(diǎn)力學(xué)性能和可靠性能更高，還具有潤(rùn)濕性能與抗熱疲勞較好等特點(diǎn)。由于該系列釬料中相比Sn-Ag系列釬料添加了Cu元素，從而可以一定程度上減緩基板Cu的溶解和擴(kuò)散，降低金屬間化合物界面層的厚度。同時(shí)，相比Sn-Cu系列釬料，該系列釬料的力學(xué)性能顯著提升，故而其具有較好的應(yīng)用前景。目前廣泛使用的Sn-Ag-Cu系列釬料的成分主要控制在Sn-3.8Ag-0.7Cu附近，該成分比例的釬料由歐盟提出并主張使用，美國(guó)NEMI(國(guó)家電子制造協(xié)會(huì))發(fā)起的成分比例為Sn-3.9Ag-0.6Cu，日本JEITA(電子和資訊科技產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì))推薦使用的成分比例有Sn-3.0Ag0.5Cu和Sn-3.5Ag-0.7Cu兩種[19]�？梢园l(fā)現(xiàn)，以上推薦使用的Sn-Ag-Cu系列釬料中Ag的含量均較高，導(dǎo)致釬料生產(chǎn)成本上升，同時(shí)高銀Sn-Ag-Cu釬料的焊點(diǎn)還存在抗沖擊性能差的問(wèn)題，使得低銀Sn-Ag-Cu釬料的研發(fā)逐漸得到重視。圖1.2Sn-Ag-Cu三元合金相圖1.3低銀Sn-Ag-Cu釬料研究現(xiàn)狀

1緒論碩士專業(yè)學(xué)位論文6低銀Sn-Ag-Cu釬料的生產(chǎn)成本顯著下降，并且其焊點(diǎn)具有較佳的抗沖擊與抗跌落性能，就目前研究方向及成果而言，低銀Sn-Ag-Cu釬料主要有Sn-0.3Ag-0.7Cu，Sn-0.5Ag-0.7Cu和Sn-1.0Ag-0.5Cu等，其中比較有代表性且綜合性價(jià)比最佳的為Sn-0.3Ag-0.7Cu釬料[20]。但釬料中Ag含量的下降也會(huì)引出一系列的問(wèn)題，如圖1.3所示，Ag含量的降低將導(dǎo)致釬料的熔化區(qū)間增加[21]，同時(shí)釬料合金的潤(rùn)濕性能及焊點(diǎn)力學(xué)性能明顯下降[21,22]。降低釬料中Ag含量是必然的趨勢(shì)，但要提高低Ag含量Sn-Ag-Cu釬料的工業(yè)價(jià)值和應(yīng)用范圍，必須先改善其Ag含量降低所帶來(lái)的問(wèn)題。首先，低銀Sn-Ag-Cu釬料的設(shè)計(jì)可以向多元化方向發(fā)展[23]，可通過(guò)向釬料中添加合金元素來(lái)提升釬料的性能，起到降低釬料合金的熔化區(qū)間、提高合金的潤(rùn)濕性能和焊點(diǎn)力學(xué)性能等的作用。此外，還可以通過(guò)向釬料中添加顆粒，由此為組織提供大量的異質(zhì)形核核心，從而細(xì)化釬料基體組織并改善焊點(diǎn)力學(xué)性能[24]。以下就兩種性能改善方法分別介紹低銀Sn-Ag-Cu釬料的研究現(xiàn)狀。(a)力學(xué)性能(b)熔化特性(c)潤(rùn)濕性能圖1.3Ag含量對(duì)Sn-Ag-Cu釬料各性能的影響[21,22]合金強(qiáng)化方法是目前改善無(wú)鉛釬料組織和性能的最主流的方法，在所有合金元素中稀土元素對(duì)釬料的組織和性能的提升最為明顯。稀土元素指在元素周期表的第三副族內(nèi)的17種物理與化學(xué)特性較為類似的元素，其被譽(yù)為金屬材料的“維生素”，少量添加即可顯著改善釬料合金的性能，同時(shí)由于添加量極少(一般小于0.1wt.%)，對(duì)釬料的成本影響較低。此外，我國(guó)的稀土元素儲(chǔ)藏量非常充足，研究稀土元素對(duì)釬料組織和性能

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Pr,Nd對(duì)Sn0.3Ag0.7Cu0.5Ga無(wú)鉛釬料顯微組織的影響[J]. 韓翼龍,薛松柏,薛鵬,王禾,龍偉民,張冠星,張青科.  焊接學(xué)報(bào). 2017(01)
[2]Sn1.0Ag0.5Cu和Sn3.0Ag0.5Cu釬料組織與性能對(duì)比研究[J]. 孫磊,張亮,鐘素娟,馬佳,鮑麗.  稀有金屬. 2015(07)
[3]Mn、Zn對(duì)低銀Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料接頭組織和性能的影響[J]. 張富文,張群超,胡強(qiáng),朱學(xué)新.  稀有金屬材料與工程. 2014(03)
[4]稀土元素Eu對(duì)SnAgCu釬料組織與性能影響[J]. 張亮,Tu King Ning,郭永環(huán),何成文.  稀有金屬. 2015(01)
[5]稀土元素對(duì)SnAgCu焊點(diǎn)內(nèi)部組織的影響機(jī)制[J]. 張亮,韓繼光,郭永環(huán),何成文,袁建民.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2012(24)
[6]不同Ag元素含量Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料性能分析[J]. 劉平,顧小龍,趙新兵,劉曉剛,鐘海峰.  焊接學(xué)報(bào). 2012(06)
[7]低銀Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 張群超,張富文,胡強(qiáng).  焊接. 2011 (11)
[8]SAC0307-xNi/Ni焊點(diǎn)的IMC及鎳鍍層的消耗[J]. 王玲玲,孫鳳蓮,王麗鳳,趙智力.  焊接學(xué)報(bào). 2009(11)
[9]Bi對(duì)Sn-0.3Ag-0.7Cu無(wú)鉛釬料熔點(diǎn)及潤(rùn)濕性能的影響[J]. 孫鳳蓮,胡文剛,王麗鳳,馬鑫.  焊接學(xué)報(bào). 2008(10)
[10]JIS Z 3198無(wú)鉛釬料試驗(yàn)方法簡(jiǎn)介與評(píng)述[J]. 王春青,李明雨,田艷紅,孔令超.  電子工藝技術(shù). 2004(02)

碩士論文
[1]微納Ni、Co顆粒增強(qiáng)Sn-Cu-Ag亞共晶釬料的研究[D]. 劉斌.重慶理工大學(xué) 2012
[2]La對(duì)低銀無(wú)鉛釬料Sn0.3Ag0.7Cu/pad焊點(diǎn)界面與性能的影響[D]. 王佳.哈爾濱理工大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3349113