Nd對(duì)低銀Sn-Ag-Cu釬料性能影響的研究.pdf

1、目前所研究的SnAgCu系無(wú)鉛釬料銀含量較高,高額的成本阻礙了該合金的推廣及應(yīng)用。為解決這一問(wèn)題,一方面,通過(guò)降低銀含量來(lái)控制成本;另一方面,通過(guò)合金化的方式來(lái)改善低銀錫銀銅無(wú)鉛釬料的綜合性能。本文以Sn-0.3Ag-0.7Cu為研究對(duì)象,通過(guò)添加微量的稀土元素Nd來(lái)改善釬料的綜合性能,研究不同含量(0~1wt％)Nd元素的添加對(duì)低銀錫銀銅無(wú)鉛釬料組織及性能的影響。
　　本文采用潤(rùn)濕平衡法,研究了Nd元素的不同添加量對(duì)Sn-0.3

2、Ag-0.7Cu無(wú)鉛釬料潤(rùn)濕性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:適量的稀土元素Nd的添加能夠很好地改善低銀Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料的潤(rùn)濕性能。添加稀土元素Nd后,Nd會(huì)聚集在釬料的表面,降低液態(tài)釬料的表面張力,改善釬料的潤(rùn)濕性;但 Nd過(guò)量的添加則會(huì)由于稀土元素的氧化而使釬料的潤(rùn)濕性能有所惡化,加劇釬料的氧化。當(dāng)稀土元素Nd的添加量為0.05wt%時(shí),釬料的潤(rùn)濕性能達(dá)到最佳。
　　研究發(fā)現(xiàn),添加0.025wt.%~0.1wt.%的Nd元素可

3、有效改善Sn-0.3Ag-0.7Cu釬料的基體組織。作為表面活性元素,Nd元素可吸附于晶界和相界處使組織變得均勻;Nd元素的添加也降低了釬料凝固時(shí)所需的過(guò)冷度,促進(jìn)了它的凝固。
　　對(duì)Sn-0.3Ag-0.7Cu-xNd/Cu焊點(diǎn)組織分析發(fā)現(xiàn),0.05wt.%Nd元素的添加可使焊點(diǎn)內(nèi)部IMC顆粒呈細(xì)小均勻分布,且主要分布于晶界處,有效阻礙晶界遷移,抑制晶粒長(zhǎng)大,可同時(shí)通過(guò)細(xì)晶強(qiáng)化和第二相強(qiáng)化的方式提高焊點(diǎn)力學(xué)性能。等溫時(shí)效試驗(yàn)的結(jié)

4、果表明Sn-0.3Ag-0.7Cu-xNd/Cu(x=0,0.05,1)焊點(diǎn)界面化合物隨時(shí)效時(shí)間的增長(zhǎng)逐漸變厚,且其厚度的增長(zhǎng)與時(shí)效時(shí)間t的相關(guān)系數(shù)分別為1.06,1.02和1.10;同時(shí),0.05 wt.%Nd元素的添加可在一定程度上抑制焊點(diǎn)界面反應(yīng)的進(jìn)行,減小界面化合物的生長(zhǎng)速度。通過(guò)分析焊點(diǎn)界面化合物在試驗(yàn)條件下的生長(zhǎng)機(jī)制發(fā)現(xiàn),焊點(diǎn)界面化合物的生長(zhǎng)可大體分為三個(gè)階段,首先是釬料與Cu基板在界面處反應(yīng)生成扇貝狀界面化合物的縱向生長(zhǎng)階