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SAC0307-RE/Cu焊点界面微结构及性能的研究

作　者: 朱艳丹
导　师: 王丽凤
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: SAC0307-0.07La-xCe/Cu 时效 IMC 剪切强度 纳米压痕
分类号: TG407
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


本文以开发出具有优异的力学性能和工艺性能的无铅钎料为最终目的，研究了SAC0307-RE/Cu（Sn0.3Ag0.7Cu-RE/Cu）焊点界面的微观结构及相关的力学性能。在之前的研究中，我们研究了微量的稀土元素La的添加对SAC(Sn-Ag-Cu)微观组织和力学性能的影响，结果表明0.07wt.%La的添加可以细化其微观组织并提高其力学性能。在本课题的研究中，我们进一步讨论了微量稀土元素Ce的添加对SAC0307-0.07La(Sn-0.3Ag-0.7Cu-0.07La)/Cu焊点微观组织及力学性能的影响。实验中采用金相显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)观察并分析了界面金属间化合物的形貌。此外，Ce的添加对焊点剪切强度及弹性模量和硬度的影响分别采用PTR-1100型接合强度测试仪和超显微硬度测试仪对其进行了分析。通过对在265℃下回流不同时间及在150℃下时效不同时间的SAC0307-0.07La-xCe/Cu焊点界面IMCs进行分析可知，界面化合物厚度分别与回流时间和时效时间分别呈线性和抛物线关系，并且添加0.05wt.%Ce元素时界面化合物的厚度最低。界面化合物的形状也会由锯齿状转变为扇贝状。但是由于空洞的出现，界面将会变得松散。SAC0307-0.07La-xCe/Cu回流焊点的剪切强度研究结果表明，焊点的剪切强度随着回流时间的增加先增大后减小，却随着时效时间的增加先迅速降低而后趋于平稳。在0.05mm/s的剪切速率下，其断裂模式均为韧性断裂。0.05%.wt Ce可以明显提高焊点的剪切断裂强度。最后，通过纳米压痕法研究了Ce元素的添加对钎料合金的弹性模量及硬度的影响。结果表明，钎料合金的弹性模量及硬度均随着Ce含量的增加先增加后降低，并且在Ce含量为0.05wt.%时达到最大值。而SAC0307-0.07La-0.05Ce/Cu的硬度和弹性模量随着时效时间的增加而降低。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-16
  1.1 课题背景  10
  1.2 国内、外对无铅钎料的研究现状  10-13
    1.2.1 时效对Sn基无铅钎料焊点性能影响的研究  10-11
    1.2.2 SAC系低银无铅钎料的研究进展  11-12
    1.2.3 稀土对SAC系无铅钎料组织及性能的影响  12-13
  1.3 课题来源及选题意义  13-14
  1.4 主要研究内容  14-16
第2章 实验设备、材料及方法  16-21
  2.1 实验设备  16
  2.2 实验材料  16-17
  2.3 实验方法  17-20
    2.3.1 BGA焊点制备  17-18
    2.3.2 界面金属间化合物的表征  18-19
    2.3.3 BGA焊点的性能测试  19-20
  2.4 本章小结  20-21
第3章 Ce对SAC0307-0.07La/Cu焊点界面微结构的影响  21-29
  3.1 引言  21
  3.2 SAC0307-0.07La-xCe/Cu回流焊点界面反应  21-24
    3.2.1 SAC0307-0.07La-xCe/Cu界面IMC形貌分析  21-22
    3.2.2 Sn-0.3Ag-0.7Cu-xCe/Cu界面IMC晶粒形貌  22-23
    3.2.3 Ce对界面IMC厚度的影响  23-24
  3.3 时效对SAC0307-0.07La-xCe/Cu焊点界面的影响  24-28
    3.3.1 时效BGA焊点界面IMC形貌观察  24-26
    3.3.2 时效BGA焊点界面IMC厚度分析  26-28
  3.4 本章小结  28-29
第4章 Ce对SAC0307-0.07La/Cu微焊点力学性能的影响  29-36
  4.1 引言  29
  4.2 SAC0307-0.07La-xCe/Cu焊点剪切性能  29-30
  4.3 SAC0307-0.07La-xCe/Cu体钎料纳米力学行为  30-35
  4.4 本章小结  35-36
第5章 回流焊接参数对SAC0307-0.07La-xCe/Cu微结构及性能影响  36-44
  5.1 引言  36
  5.2 峰值温度对BGA焊点的影响  36-38
  5.3 高温停留时间对BGA焊点的影响  38-43
    5.3.1 对BGA焊点界面IMC厚度的影响  38-39
    5.3.2 对BGA焊点抗剪强度的影响  39-42
    5.3.3 对BGA焊点纳米力学性能的影响  42-43
  5.4 本章小结  43-44
结论  44-45
参考文献  45-49
攻读硕士学位期间发表的学术论文  49-50
致谢  50

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 焊接、金属切割及金属粘接 > 焊接一般性问题 > 焊接接头的力学性能及其强度计算
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