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微电子封装工艺中,起到热、电和机械连接作用的无铅焊料其组织结构的稳定性将直接影响着焊点的连接性能。本文以共晶配比的Zn-4Al-3Mg合金为研究对象,结合显微组织观察、X-射线衍射、透射电镜物相分析及差热分析等系统研究了不同冷速下合金的凝固组织形成过程;采用高温时效模拟焊点的高温服役过程,阐明了在持续高温环境下合金组织的稳定性;最后探讨了不同冷却速度及高温时效对合金硬度的影响。上述研究的主要内容及获得的结论是:通过改变冷却介质,系统研究了共晶Zn-4Al-3Mg合金在不同凝固速率下得到的室温组织及其凝固过程。研究结果表明,炉冷共晶合金凝固过程最接近平衡凝固,室温组织由(α-Al+η-Zn)共析、Mg2Zn11和η-Zn三相组成的层片状共晶组织组成;空冷合金凝固过程偏离平衡凝固,由于存在成分偏析,有初生MgZn2相生成,且在后续冷却过程中MgZn2相通过包晶转变转化为Mg2Zn11相,剩余熔体将发生共晶转变,但是由于包晶转变在非平衡凝固过程中具有不完全性,因此得到室温组织有两种组织形貌,一部分是包晶转变不完全得到Mg2Zn11相包围MgZn2相的组织形貌,另一部分为(α-Al+η-Zn)共析、Mg2Zn11和η-Zn三相组成的层片状共晶组织;水冷合金与空冷合金凝固过程相似,不同的是由于冷却速率较大,得到室温组织为枝晶状,枝晶之间分布着层片状共析体(α-Al+η-Zn)及MgZn2相。采用高温时效处理模拟焊点高温服役过程,研究了不同冷速Zn-4Al-3Mg合金在持续高温环境下组织稳定性。三种冷速合金在高温时效过程中主要发生过饱和α相的脱溶;炉冷合金时效过程中变化最小,组织稳定性最高;空冷合金除发生过饱和α相的脱溶,还发生η-Zn晶粒尺寸的崩塌和球化;另在时效过程中,三种合金组织中都出现了共析体的粗化和球化。三种冷速合金在自然时效过程中均有锌须的生成,这对电子设备封装用无铅焊料来说是致命的,因此必须采取措施抑制其生成,否则该合金体系将无法在电子设备中得到更好的应用。合金显微硬度测试结果表明:时效后炉冷合金由于共析体球化及组织粗化而导致其硬度值下降,空冷合金由于时效后低硬度相η-Zn均匀分布且共析体粗化球化而使合金硬度值下降,但是水冷合金时效后,由于高硬度MgZn2和Mg2Zn11相的聚集,反而使合金硬度值有一定程度的升高。