合金元素对二元sn基钎料钎焊界面imc的影响

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1、大连理I：火学硕十研究生学位论文摘要由于铅及含铅化合物对人体和环境的危害和立法的需要，钎料无铅化已成为电子封装连接材料的发展趋势。目前开发的无铅钎料成分大多数以Sn为基，另外添加一些无毒、无挥发性元素如Ag、Zn、Cu、Bi、In等作为合会化的元素。而在无铅钎料的应用过程中出现了许多的问题，其中一个典型的问题就是出于Sn基无铅钎料合Sn量高(含Sn90％以上)，钎料中的Sn与传统的Cu基板快速反应生成过厚的界面Cu．Sn金属间化合物(IMC)。而过厚的Cu-Sn界面IMC会降低钎焊后电子产品钎焊接头的力学，金相学和热疲劳性能，降低产品的使用寿命。因此如何降低界面IMC的

2、厚度和提高界面IMC的性能就显得非常的重要了。研究表明合金元素的添加对sn基无铅钎料的钎焊接头界面IMC层厚度及性能影响很大。为了方便讨论合金元素对sn基无铅钎料的钎焊接头界面龛属间化合物形成和特性影响，本论文采取在纯Sn中分别添加Cu、Ag、Au、Ce等合会元素，在制备出sn．cu、Sn-Ag、Sn．Au、Sn-Ce二元无铅钎料基础上重点研究了上述各台会元素对二元Sn基无铅钎料与Cu、Ni基板钎焊后钎焊接头界面会属间化合物形成、组织结构、形貌及生长动力学的影响。研究结果表明：1、Cu、Ag、Au、稀土元素Ce的添加能抑制钎焊接头界面IMC厚度，并影响界面IMC的形貌。

3、与cu板钎焊时，抑制作用由大到小依次为Ag、Cu、Ce和Au；而与Ni板钎焊时，抑制作用由大Nd,依次为Ag、Ce、Au和cu。2、Sn-xCu与Ni板钎焊时，界面IMC的成分和形貌均发生了显著变化。当Cu浓度小于O．3讯．％时在界面处形成了连续的(Cu。Nii一。)3Sn4IMC。当Cu含量为O．7wt．％时，在(Cu,Nil．x)3Sn4IMC上发现了体积相对大的多面体(Cu,Nil．、)6Sn5IMC。而在高Cu含量(0．9-1．5wt．％)时，只发现单一的棒状(Cu、Nil．。)6Sn5IMC。(Ni卜xCu、)6Sn5IMC的生长速率由Ctl6Sn5的数量或者

4、体积分数决定，所以在不同的钎焊条件和方法下，Sn-xCu钎料与Ni基板钎焊时化合物I拍(CuxNiI．x)3Sn4转化为(Cu。Nit-x)6Sn5的cu含量的门槛值将不同。3、Sn．3．5Ag与Cu板在260℃，280℃和400℃钎焊时，在Cu6Sn5IMC的表面吸附了许多A93Sn粒子。钎焊温度和时间对吸附的A93Sn粒子的大小影响非常大。在低温下(260。C，280"C)钎焊时，随着钎焊时f白J的增加A93Sn粒子的平均尺寸减小。而在高温下钎焊时，随着钎焊时间的增加A93Sn粒子的平均尺寸迅速增大。关键词；无铅钎料；金属问化合物(IMc)；钎焊；界面反应火连理F大

5、学硕十研究生学傅论文EffectofalloyelementaddtiononIMCatthesolderinginterfaceOfSn-basedbinarysoldersAbstractBecauseoftheleadandlcadcontainedcompounds’toxicitytohumanbodyandtheenvironmentandtherestrictionoflegislation。solderswithoutlcadhavebecomethetendencyoftheelectronicpackaging’Scorrelatedwelding．

6、Atpresent，mostofthelead—freesoldersareSn-basedbinaryortemaryalloyswithaddingnon-toxicandnon—volatileelements，suchasAg，Zn，Cu,Bi，InandSOon．Butintheapplicationprocessoflead·freesolderstherearemanyproblems，onetypicalquestionisthethickCu-Snintermetalliccompounds(IMCs)formedduetotherapidreactb

7、etweenSnfromtheSn-baSedlead—freesolders(Snconcentrationabove90％)andthetraditionalCusubstrate，AndthickCu—SnIMCsmayreducethemechanical．metallographyandthetherma／fatigueperformancesofelectronicproducts，andcorrespondinglyreducetheservicelifeoftheproducts．Sotoreducethethicknes