学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

新型Sn-Ag-Cu-RE-P电子级无铅钎料的研究

作　者: 闵文锦
导　师: 宣天鹏
学　校: 合肥工业大学
专　业: 材料学
关键词: Sn-Ag-Cu钎料无铅化显微组织润湿性剪切强度稀土快速冷却
分类号: TG425
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 79次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着欧盟“WEEE指令”和“RoHS指令”及美国、日本、中国等国家规定和管理办法的颁布和实施,电子产品的无铅化已在全球形成了共识。人们已经对诸多无铅钎料进行了探索,在这当中Sn-Ag-Cu系无铅钎料以其较优良的润湿性能及力学性能已被普遍认为是传统含铅钎料的最有潜力的替代者。本文研究了向Sn-3.0Ag-0.5Cu中同时掺入微量的RE(富Ce混合稀土)和P(磷)元素制备Sn-Ag-Cu-RE-P无铅钎料的工艺和方法,以期得到成本低廉、性能优良电子级无铅钎料。本文主要考察了Sn-Ag-Cu-RE-P无铅钎料的物理性能、力学性能、润湿能力以及钎焊接头的性能,重点分析了RE的添加和快速冷却工艺对Sn-Ag-Cu-RE-P无铅钎料各种性能的影响。研究结果表明,在常速冷却条件下,Sn-Ag-Cu-RE-P无铅钎料的显微组织由树枝状初晶的β-Sn和分布其间的共晶组织以及IMC(金属间化合物)Ag3Sn和Cu6Sn5组成。在快速冷却工艺条件下,Sn-Ag-Cu-RE-P无铅钎料的组织得到了极大程度的细化,树枝状初晶被细小的等轴晶代替了,Ag3Sn和Cu6Sn5的尺寸也显著减小了。RE可以细化Sn-Ag-Cu-RE-P无铅钎料的组织,它的细化作用在常速冷却条件下比在快速冷却条件下表现的更为明显。在添加RE和快速冷却工艺的共同作用下,Sn-Ag-Cu-RE-P无铅钎料的显微组织细小且分布均匀。在所研究的各冷却工艺条件下的无铅钎料中,添加微量的RE和P不会使Sn-Ag-Cu-RE-P无铅钎料产生低熔点组分,这有利于钎料在钎焊过程中形成可靠的焊点。RE和快速冷却工艺对无铅钎料的固、液相线的温度影响不大,但可以适当减小熔程,提高其流动性,无铅钎料的润湿性得到显著改善。同时,稀土会使无铅钎料的密度有所下降,说明合金具有一定的比重优势;无铅钎料的导电性稍有下降,但Sn-Ag-Cu-RE-P无铅钎料仍具有优良的导电能力。RE的介入可以显著提高Sn-Ag-Cu-RE-P电子级无铅钎料钎焊接头的剪切性能,使剪切强度提高35.84%～51.26%,最高达到44.9MPa。150℃下时效过程中Sn-Ag-Cu-RE-P无铅钎料钎焊接头中的IMC层生长主要由扩散机制决定,RE的存在可以延缓IMC层的生长。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
致谢  8-14
第一章绪论  14-31
  1.1 引言  14
  1.2 钎焊与钎接材料  14-18
    1.2.1 钎焊及其特点  14-16
    1.2.2 钎剂  16-17
    1.2.3 钎料  17-18
  1.3 无铅钎料  18-26
    1.3.1 无铅钎料的提出  18-21
    1.3.2 无铅钎料的发展现状  21-26
    1.3.3 无铅钎料的发展趋势  26
  1.4 稀土元素及其在无铅钎料中的应用  26-29
    1.4.1 稀土元素简述  26-27
    1.4.2 稀土元素的结构与性质  27-28
    1.4.3 稀土元素在材料及无铅钎料中的应用  28-29
  1.5 快速冷却工艺技术在无铅钎料制备中的应用  29-30
    1.5.1 快速冷却工艺技术的概述  29
    1.5.2 快速冷却工艺技术在无铅钎料制备中的应用  29-30
  1.6 本课题研究的目的和意义  30-31
第二章实验条件和方法  31-39
  2.1 实验技术路线  31
  2.2 实验材料  31-32
  2.3 实验设备  32
  2.4 实验方法  32-39
    2.4.1 无铅钎料成分设计和制备  32-33
    2.4.2 钎料的微观组织分析  33-34
    2.4.3 钎料性能的测试  34-39
第三章 Sn-Ag-Cu-RE-P 电子级无铅钎料组织结构的研究  39-67
  3.1 RE 对 Sn-Ag-Cu-RE-P 无铅钎料金相组织的影响  39-51
    3.1.1 RE 对冷却频率为12Hz 的无铅钎料显微组织的影响  39-49
    3.1.2 RE 对冷却频率为18Hz 的无铅钎料显微组织的影响  49-51
  3.2 不同快速冷却条件对无铅钎料显微组织的影响  51-55
    3.2.1 不同快速冷却条件对无稀土的无铅钎料的显微组织的影响  52-53
    3.2.2 不同快速冷却条件对稀土含量为 0.15%的无铅钎料的显微组织的影响  53-54
    3.2.3 不同冷却速度对无铅钎料显微组织影响的机理  54-55
  3.3 Sn-Ag-Cu-RE-P 无铅钎料的物相分析  55-58
  3.4 Sn-Ag-Cu-RE-P 无铅钎料钎焊接头的时效组织  58-66
    3.4.1 时效对 Sn-Ag-Cu-RE-P 无铅钎料钎焊接头显微组织的影响  58-62
    3.4.2 时效对 IMC 层形态和厚度的影响  62-66
  3.5 小结  66-67
第四章 Sn-Ag-Cu-RE-P 电子级无铅钎料的物理性能  67-80
  4.1 Sn-Ag-Cu-RE-P 无铅钎料的密度  67-68
  4.2 Sn-Ag-Cu-RE-P 无铅钎料的导电性能  68-69
  4.3 Sn-Ag-Cu-RE-P 无铅钎料的熔化特性  69-73
    4.3.1 冷却频率为18Hz 的无铅钎料的熔化特性  71-72
    4.3.2 其它冷却频率下无铅钎料的熔化特性  72-73
  4.4 Sn-Ag-Cu-RE-P 无铅钎料的润湿性能  73-79
    4.4.1 润湿作用  73-74
    4.4.2 润湿性能的评定  74-75
    4.4.3 RE 对 Sn-Ag-Cu-RE-P 无铅钎料润湿性能的影响  75-77
    4.4.4 快速冷却工艺对 Sn-Ag-Cu-RE-P 无铅钎料润湿性能的影响  77-79
    4.4.5 RE 和快速冷却工艺之间的相互作用  79
  4.5 小结  79-80
第五章 Sn-Ag-Cu-RE-P 电子级无铅钎料力学性能的研究  80-85
  5.1 Sn-Ag-Cu-RE-P 无铅钎料的显微硬度  80-82
    5.1.1 冷却频率为12Hz 的无铅钎料的显微硬度  80-81
    5.1.2 不同冷却条件下无铅钎料的显微硬度  81-82
  5.2 Sn-Ag-Cu-RE-P 电子级无铅钎料钎焊接头的剪切性能  82-84
    5.2.1 RE 对 Sn-Ag-Cu-RE-P 电子级无铅钎料钎焊接头剪切性能的影响  82-83
    5.2.2 冷却工艺对 Sn-Ag-Cu-RE-P 电子级无铅钎料钎焊接头剪切性能的影响  83-84
  5.3 小结  84-85
第六章结论  85-86
参考文献  86-93
攻读硕士学位期间发表的论文  93-94

新型Sn-Ag-Cu-RE-P电子级无铅钎料的研究

内容摘要

全文目录

相似论文