鋁銅軟釬焊用Sn-Zn-Bi基無鉛釬料性能研究.pdf

1、鋁銅異質(zhì)金屬連接是制冷工業(yè)、電子電氣和通訊設(shè)備中的主要難題，為了解決鋁銅之間可靠性連接的問題，本論文使用Sn-Zn-Bi基無鉛釬料，通過軟釬焊的方法來實(shí)現(xiàn)鋁銅異質(zhì)金屬之間的可靠性連接。采用“[團(tuán)簇]+[連接原子]”理論模型設(shè)計(jì)了Sn-Zn-Bi-Ga和Sn-Zn-Bi-Ag(Ni)兩種體系的無鉛釬料，主要研究了體釬料的微觀組織、升溫和降溫階段的熔化特性、在鋁基板和銅基板上的潤(rùn)濕性能、鋁銅釬焊接頭中界面的微觀組織以及界面反應(yīng)對(duì)釬焊接頭剪切

2、強(qiáng)度的影響。得到的主要結(jié)論如下:
　　1.研究Sn-Zn-Bi-Ga體釬料的性能，發(fā)現(xiàn)Sn-Zn-Bi-Ga體釬料的微觀組織主要由Sn-Zn-Bi三元組織、Sn-Zn二元組織和針狀的Zn相組成，并且Ga元素固溶到釬料中的Zn相中。在DSC曲線的升溫過程中，十五種Sn-Zn-Bi-Ga體釬料均存在兩個(gè)吸熱峰，分別對(duì)應(yīng)Sn-Zn-Bi三元非平衡凝固組織的熔化和Sn-Zn二元非平衡凝固組織的熔化;在DSC曲線的降溫過程中，十五種Sn-Z

3、n-Bi-Ga體釬料均存在三個(gè)放熱峰，分別對(duì)應(yīng)先析出的Zn相、Sn-Zn二元共晶組織的凝固和Sn-Zn-Bi三元共晶組織的凝固。體釬料在鋁基板上的鋪展面積隨著Ga含量的增加而增加。
　　2.研究Al/Sn-Zn-Bi-Ga/Cu釬焊接頭的界面微觀組織和剪切性能，發(fā)現(xiàn)釬料與鋁基板側(cè)界面通過形成富Al(Zn)型固溶體和富Zn(Al)型固溶體來實(shí)現(xiàn)相互結(jié)合。釬料與銅基板側(cè)界面通過形成金屬間化合物（IMC）來實(shí)現(xiàn)相互結(jié)合，并且該金屬間化合

4、物的類型隨著無鉛釬料合金成分的變化而變化。當(dāng)釬料中Ga元素的含量逐漸增加時(shí)，Al/Sn-Zn-Bi-Ga/Cu釬焊接頭的剪切強(qiáng)度先升高后降低。
　　3.研究Sn-Zn-Bi-Ag(Ni)體釬料的性能，發(fā)現(xiàn)當(dāng)向釬料中加入少量的Ag元素時(shí)，所有Ag元素全部固溶在Zn相中;進(jìn)一步增加Ag元素含量時(shí)，體釬料的微觀組織中析出AgZn3金屬間化合物，導(dǎo)致Zn相變得短小，并且在DSC曲線的降溫過程中，存在AgZn3金屬間化合物析出時(shí)的放熱峰。當(dāng)