含al低银无铅钎料的研究

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1、含Al低银无铅钎料的研究　　含Al低银无铅钎料的研究　　含Al低银无铅钎料的研究1绪论1.1研究背景电子信息技术已经成为了现阶段全球发展的一个核心技术，更是随着时代的进步，进入21世纪后，电子信息化得到了超快速的发展，中国以及世界对电子消费品的需求是日渐增多，而且如今的中国显然已经成为了电子消费品的生成、出口和消费的大国，所以在电子产品上的电子元件的微连接就成为当今的一个重要研究对象[1]。特别是现在移动终端（MobileTerminal：MT）越来越普及，如：、平板电脑、笔记本等，对在MT上进行微连接的钎料也有了更多的要求，如低成本、较好的抗跌落以及抗冲击性、耐热循环性

2、能、耐腐蚀性以及较好的导电导热性等[2]。在传统的微电子连接中，均使用的是Pb共晶或近共晶钎料，因为Sn-Pb钎料具有适宜的熔化温度、较高的强韧性、导电导热性能，而且低廉的成本，使得Sn-Pb钎料在电子工业行业中得到了大量的应用[3,4,5,6]。随着人们对Pb元素以及Pb元素对人体和环境的危害的认识提高，所以开发新的无铅钎料以代替Sn-Pb钎料合金势在必得。美国国会早在19世纪90年代就连续多次提出了关于限制Pb元素在电子消费品中使用的议案，但是因为当时还没有找到能够很好的替代钎料，所以没能全面的实施，但也促使了当时铅产品的涨价和各个公司积极开发新的无铅钎料来实施禁铅运

3、动[7]。日本虽然在每过之后才提出了无铅化的国家，可是它却对于无铅技术研究处于了世界的前列，而且通过一系列的法律法规，最后要求在2003年起开始实施全面的无铅化。欧洲各国出于对环境保护以及可持续发展的考虑，也纷纷于19世纪90年代中期开始签署相关禁止Pb使用的法案，并在1998年颁布的法案中指出，在2004年开始必须使用无铅钎料；我国也已经制定了《电子信息产品生产污染防治管理办法》限制含铅钎料的使用，无铅化已经成为电子产品发展的必然趋势[8]。.........1.2电子产品无铅化趋势钎料在电子消费品微连接中的具体作用如下：（1）作为电子元器件和印制电路板（PCB）之间的

4、连接材料；（2）作为元器件引脚的涂层；（3）作为PCB上的表面涂层。Sn-Pb共晶钎料具有较低熔化温度、较好的机械性能和物理性能，且成本较低，所以Sn-Pb钎料非常适合最为电子消费品中的连接材料，因此其在电子行业中一直处于主导地位[9,10]。随着人们生活环境的日益恶化，人们的环保意识也逐渐的加强，渐渐地人们对于Pb对人体自身和对环境的污染也有了新的认识。虽然有办法处理含Pb的废水，可是大量的铅盐污泥是不易处理的，而且处理含Pb的废料是一个庞大且成本很高的过程，所以开发无铅的钎料是必然的。一般地，金属Pb的危害过程是：金属Pb先与酸性物质发生氧化还原反应，转化成离子Pb，

5、渗入地下水，然后进入人体，并逐渐沉积到骨骼和内脏中，进而对人体产生伤害。随着电子信息化的发展和人们对电子产品的需求增加，电子产品这类高新技术就在全球疯狂的进化着。从工业和信息化部运行监测协调局公布的信息中得知，2012年1月～11月，我国电子消费产品进出口总额10685亿美元，同比增长4.1%。于此同时，电子垃圾每年在以18%的速度增长，中国已经成为继美国年产电子垃圾707万吨后年产603万吨电子垃圾排世界第二，日本年产220万吨电子垃圾紧随其后。这是由于现今科学技术的发展，人们对电子产品性能和功能的需求不断提高，使得电子产品的更新换代的周期越来越短[12]。......

6、....2实验材料及实验方法2.1引言Sn-Ag-Cu系钎料合金具有良好的延展性、润湿性、力学性能、高强度的优点，同时还有较高的抗热疲劳强度和接头可靠性，被公认为最有可能代替Sn-Pb钎料的无铅钎料[57]。但是无论高Ag含量还是低银含量的Sn-Ag-Cu钎料都存在着不小的问题，这是现阶段需要我们解决的。向现有的钎料中掺杂新组元的合金化方法是解决此问题的最好办法。本文选择通过掺杂微量的Al元素，以改善Sn-0.3Ag-0.7Cu低银型无铅钎料性能为突破口，通过添加微量Al元素来制作新型低银无铅钎料，并通过对新钎料的性能测试，最后确定最佳成分配比，从而确定最优Al元素添加量

7、。........2.2实验材料考虑到Al的氧化和烧损，以及钎料的氧化，经过多次实验结果分析，最终设计成分含量和熔炼成分含量如下表2.1，实验用裕达成锡业公司生产的Sn-0.3Ag-0.7Cu(0.3C)的过度生长及焊盘的溶蚀，降低接头可靠性。再者，高的Ag含量还会增加钎料成本。为了提高钎料焊点抗冲击的能力和综合力学性能，众多的学者对Sn-Ag-Cu进行了降低Ag含量研究、添加第四组元研究等，也有学者对低Ag的Sn-Ag-Cu钎料合金的热物理性能进行了实验测试，但迄今为止，也没有一个较好的办法能解决上述问题。但是在研究过程中，