论文部分内容阅读
传统电子工业中,Sn-Pb合金以其优良的性能而得到广泛应用。然而,铅不仅污染环境,还危害人类身体健康,电子产品的无铅化进程已刻不容缓。人们对无铅焊料的研究多从成分选择与配比的优化、微合金化、稀土元素的加入及冷却速度上着手,却很少有人关注无铅焊料制备过程的熔体结构与状态对焊料本身的凝固组织的影响和规律。本文以Sn-3.8Ag-0.7Cu-0.5Ce钎料为对象,研究熔体结构转变和时效处理对钎料凝固组织,界面性能和力学性能的影响,同时对界面化合物Cu6Sn5和Sn晶须的生长进行了初步探索。研究主要内容如下：(1)通过直流四电极法研究了Sn-3.8Ag-0.7Cu-0.5Ce钎料的电阻率-温度行为,发现在一定温度区间,电阻率有异常变化,推断发生了温度诱导的液液结构转变。(2)对Sn-3.8Ag-0.7Cu-0.5Ce钎料进行了凝固试验,并进行不同温度的时效处理,观察钎料的微观组织形貌。结果表明,液液结构转变可以明显细化钎料组织,使分布更加均匀无序,且提高了润湿性；另外发现,时效处理使钎料的微观形貌发生了很大的变化。(3)对时效处理后不同熔体状态的Sn-3.8Ag-0.7Cu-0.5Ce钎料/Cu板界面进行了IMC探索；结果表明,经历了熔体结构转变的IMC生长速率更缓慢,且界面形态分布更均匀；随时效温度升高,IMC层厚度增加。(4)设计了Sn-3.8Ag-0.7Cu-0.5Ce钎料/Cu板搭接接头,并对时效处理后的接头进行了剪切试验。结果表明,液液结构转变和时效温度对剪切强度影响都很大,熔体结构转变能够明显提高接头剪切强度；随时效温度升高,剪切强度呈先增大后减小的趋势。(5)探索了Sn-3.8Ag-0.7Cu-0.5Ce钎料/Cu板界面Cu6Sn5化合物随浸润时间延长的形貌变化规律。结果表明,熔体结构转变对Cu6Sn5形貌的生长有一定影响,转变后的界面Cu6Sn5分布更交叉密实,有利于提高焊点稳定性。(6)对熔体状态不同的Sn-3.8Ag-0.7Cu-0.5Ce钎料进行时效处理并进行SEM的观察,探索熔体状态和时效对Sn晶须生长的影响。结果表明,液液结构转变能抑制Sn晶须的生长,时效温度对Sn晶须生长也有很大影响。