Sn-9Zn-xNd無(wú)鉛釬料組織和性能的研究.pdf

1、在倡導(dǎo)綠色環(huán)保的現(xiàn)代制造業(yè)中，電子封裝領(lǐng)域釬焊連接材料正實(shí)施由傳統(tǒng)Sn-Pb釬料到無(wú)鉛釬料的轉(zhuǎn)變。Sn-Zn系無(wú)鉛釬料憑借熔點(diǎn)與Sn-37Pb接近、成本低以及良好的焊點(diǎn)力學(xué)性能等優(yōu)點(diǎn)成為目前最具潛力的無(wú)鉛釬料之一。但是，Sn-Zn釬料合金中Zn元素的存在導(dǎo)致合金潤(rùn)濕性及抗氧化性等方面的不足阻礙了該合金的推廣應(yīng)用。為解決這些問(wèn)題，一方面，研究和開(kāi)發(fā)Sn-9Zn配套使用的助焊劑改善釬料的潤(rùn)濕性問(wèn)題；另一方面，通過(guò)合金化的方式改善釬料合金的性

2、能。
　　本文首先研究了Sn-9Zn釬料的專用助焊劑。根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果得到助焊劑主要成分：10wt.％環(huán)氧樹(shù)脂、5wt.%戊二酸、20wt.%甲基磺酸亞錫、10wt.%三乙醇胺以及55wt.%無(wú)水乙醇。在助焊劑研究的基礎(chǔ)之上，研究添加稀土元素Nd對(duì)Sn-9Zn釬料合金潤(rùn)濕性能、抗氧化性能、焊點(diǎn)力學(xué)性能及可靠性等方面的影響，并分析稀土元素Nd的作用機(jī)制。
　　研究結(jié)果表明：在235℃，采用上述助焊劑、NH4Cl-ZnCl2水溶

3、液及免清洗助焊劑三種不同助焊劑條件下，微量稀土元素Nd的添加對(duì)Sn-9Zn釬料合金在Cu基板上潤(rùn)濕性能的影響規(guī)律相似，Nd的添加量在0.06wt.%時(shí)釬料的潤(rùn)濕性能最佳，且本文中研究的助焊劑助焊效果明顯優(yōu)于其余兩種。稀土元素Nd的添加可以提高釬料的抗氧化性，改善釬料在Cu基板上的潤(rùn)濕性。但當(dāng)Nd元素的添加量較大時(shí)，表面生成的稀土氧化物增多會(huì)降低釬料的抗氧化性，使釬料的潤(rùn)濕性能下降。
　　Nd的添加可以細(xì)化釬料的基體組織，抑制釬料/

4、Cu基板界面處金屬間化合物層厚度的增加，提高Sn-9Zn-xNd/Cu釬焊接頭的力學(xué)性能。當(dāng)Nd含量增加超過(guò)0.1wt.%時(shí)，釬料基體中的脆硬稀土相NdSn3向界面處遷移，焊點(diǎn)斷裂處向釬料與金屬間化合物附近靠近，力學(xué)性能下降。
　　時(shí)效過(guò)程中，由于Cu、Zn原子的相互擴(kuò)散，Sn-9Zn/Cu和Sn-9Zn-0.06Nd/Cu界面處Cu5Zn8金屬間化合物層的厚度不斷增加，釬焊接頭的力學(xué)性能下降。Sn-9Zn-0.06Nd釬料中Nd