微量稀土元素Sm对Sn-Ag-Cu无铅钎料组织与性能的影响

发布时间：2017-10-31 09:13

  本文关键词：微量稀土元素Sm对Sn-Ag-Cu无铅钎料组织与性能的影响

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【摘要】：随着电子封装技术无铅化进程不断推进，无铅微焊点研究已经成电子封装领域的重要课题之一。Sn-Ag-Cu系钎料合金由于具有低熔点及高可靠性，在实际应用过程中被认为是替代有铅钎料的优良产品。但其在服役过程中仍存在不足，添加第四项微量合金元素被认为是提高无铅钎料性能有效途径之一。 本文通过添加微量稀土钐（以下用Sm表述）来改善SnAgCu钎料的不足之处，系统的研究了Sn-3.0Ag-0.5Cu-XSm（X=0,0.025,0.05,0.1,0.2wt.%）钎料的性能、显微组织以及剪切强度，并对Sm元素的作用机制进行了讨论。 研究不同Sm含量对于SnAgCu钎料熔点的影响，结果表明适量Sm元素的加入可以降低SnAgCu钎料熔点，随着Sm含量的增加熔点而先降低后升高，当Sm含量在钎料中所占比例为0.1wt.%时熔点最低为217.19℃。 采用铺展面积的方法研究了不同Sm含量对SnAgCu钎料润湿性能的影响。结果表明，适量Sm元素的添加可以改善SnAgCu钎料的润湿性能，当稀土元素Sm的含量在0.05wt.%时润湿性能最佳，但由于稀土元素的氧化性，，过多的添加会由于氧化作用的存在而降低钎料的润湿性。 利用扫描电镜（SEM）和AutoCAD软件研究了不同Sm含量对时效前后焊点界面化合物显微组织形貌及厚度的影响。Sm含量在0.05%时，界面化合物形貌变得趋于平整均匀，钎料与界面化合物的过渡缓和；Sm含量在0.025-0.1%之间，界面化合物厚度明显较薄。时效后，含有稀土元素Sm的界面形貌相对于无Sm组别更加平整，随着Sm含量的增加，界面化合物的厚度先降低后升高。钎料中含有稀土元素Sm时，时效后界面化合物增长的厚度较小。 研究不同Sm含量对直径为1000μm无铅微焊点在PCB板上剪切强度的影响，并做了400h时效实验。结果显示时效前当稀土元素Sm含量为0.05%时剪切强度达到最大值。时效400h后，随着稀土元素Sm含量的增加，焊点的剪切强度先升高后降低，钎料中含有稀土元素Sm时，其剪切强度更高。
【关键词】：SnAgCu 钐 熔点 金属间化合物 剪切强度
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG425
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 引言10
• 1.2 课题研究背景10-13
• 1.2.1 Sn-Pb 钎料的不足10-11
• 1.2.2 禁铅立法11-13
• 1.3 电子封装研究现状13
• 1.4 无铅钎料研究现状13-15
• 1.5 稀土元素在电子封装无铅钎料中的作用15-16
• 1.6 本论文研究意义及内容16-18
• 第2章 研究材料与方法18-24
• 2.1 引言18
• 2.2 钎料合金制备18-20
• 2.3 钎料熔点实验20
• 2.4 钎料润湿性实验20
• 2.5 界面金属间化合物的显微观察20
• 2.6 剪切试验20-22
• 2.6.1 BGA 焊点的制作20-21
• 2.6.2 剪切测量原理21-22
• 2.6.3 剪切测量方法22
• 2.7 等温时效试验22-23
• 2.8 本章小结23-24
• 第3章 稀土元素 Sm 对于 SAC305 钎料熔点及润湿性的影响24-30
• 3.1 引言24
• 3.2 稀土元素 Sm 的加入对于钎料熔点的影响24-27
• 3.3 稀土元素 Sm 的加入对于钎料润湿性的影响27-29
• 3.4 本章小结29-30
• 第4章 稀土元素 Sm 对于 SAC305/Cu 焊点界面及显微组织的影响30-39
• 4.1 引言30
• 4.2 时效前 SnAgCu-XSm/Cu 焊点界面形貌、界面化合物厚度及显微组织30-35
• 4.2.1 时效前 SnAgCu-XSm/Cu 焊点界面形貌30-31
• 4.2.2 时效前 SnAgCu-XSm 焊点界面化合物厚度31-33
• 4.2.3 时效前 SnAgCu-XSm/Cu 钎料显微组织33-35
• 4.3 时效后 SnAgCu-XSm/Cu 焊点界面形貌、界面化合物厚度及显微组织35-38
• 4.3.1 时效后 SnAgCu-XSm/Cu 焊点界面形貌35-36
• 4.3.2 时效后 SnAgCu-XSm/Cu 焊点界面化合物厚度36-37
• 4.3.3 时效后 SnAgCu-XSm/Cu 焊点显微组织形貌37-38
• 4.4 本章小结38-39
• 第5章 稀土元素 Sm 对于 SAC305/Cu 焊点剪切强度的影响39-43
• 5.1 引言39
• 5.2 时效前 SnAgCu-XSm/Cu 焊点最大剪切强度39-41
• 5.3 时效后 SnAgCu-XSm/Cu 焊点最大剪切强度41-42
• 5.4 本章小结42-43
• 结论43-44
• 参考文献44-48
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文48-49
• 致谢49

【参考文献】

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本文编号：1121693