SnBi低溫焊料的性能研究.pdf

1、隨著電子封裝技術無鉛化進程不斷推進，無鉛焊料研究與開發(fā)已經成電子封裝領域的重要課題之一。新型具有高可靠性和工藝性的中、低溫無鉛焊料必將崛起。在電子組裝產業(yè)中，所用何種焊料合金是基本，也是重中之重。
　　本論文首先對添加微量元素 Cu、Ag對 Sn-Bi性能的影響進行探討。其中 Sn-Bi為高Bi含量的Sn-Bi焊料，即Sn-50Bi、Sn-57Bi和Sn-65Bi。而后，一方面鑒于Sn-Bi焊料的固溶特性，對Sn-Bi低Bi含量的

2、焊料進行了探討。另一方面，由于Bi相的低強度特性，Bi元素的含量越低時，焊料合金中的Bi相越少，強度越高。選取了三種Bi含量的Sn-xBi(x=5，10，15)焊料合金，并對Sn-xBi采取水冷、空冷、爐冷三種不同的冷卻方式獲取焊料。重點研究了不同冷卻方式下Sn-xBi焊料的組織特性和力學性能。以上的研究結果表明，通過嘗試添加Cu、Ag合金元素來改善Sn-Bi焊料合金的性能。添加1％的Ag后，合金組織中的Sn相和Bi相均明顯細化，并析出

3、彌散分布的顆粒狀金屬間化合物Ag3Sn；而添加0.5%的Cu后，合金組織中的Bi相雖然細化，但不明顯，并出現(xiàn)彌散分布的顆粒狀金屬間化合物 Cu6Sn5。Ag、Cu元素的添加改善了合金的綜合力學性能。對Sn-xBi焊料合金的研究表明，隨著Bi含量的增加，焊料合金的固相線溫度降低，可 Bi元素的添加可以降低焊料合金熔點，Bi元素具有表面活性作用，Bi元素的添加可降低焊料合金的表面張力，改善焊料合金的潤濕性。對Sn-xBi焊料合金進行顯微組織

4、的觀察和討論發(fā)現(xiàn)，Bi相以固溶體的形式均勻分布在Sn基體中，且冷卻方式不同，Bi相在Sn基體中的固溶度不同。由于Bi的固溶強化作用，隨Bi含量的提高，Sn-Bi焊料合金抗拉強度增加。水冷方式下獲得的焊料合金，Sn-5Bi焊料合金抗拉強度為60.2MPa，Sn-10Bi抗拉強度為78.6MPa，Sn-15Bi抗拉強度達到了81.6MPa，緣于固溶體的時效強化機制，時效處理后，Sn-5Bi抗拉強度提高到67.8MPa，Sn-10Bi提高到8