Sn-Bi系低熔點(diǎn)非共晶無鉛焊料的研究.pdf

1、目前電子組裝業(yè)界公認(rèn)的四種類型的無鉛焊料均有各種各樣的不足，在實(shí)際焊接生產(chǎn)過程中有不少隱患，其中熔點(diǎn)過高是產(chǎn)生這些問題的最根本原因。與Sn63/Pb37 共晶焊料熔點(diǎn)最為接近的是Sn-Bi 系無鉛焊料，但Bi 在焊接過程中的枝晶偏析及粗化晶粒一直是難以解決的問題。 本文采用合金化的方法研究了兩種Sn-Pb 合金替代材料： Sn-20Bi-0.7Ag-0.1In-0.5Ge-0.5Ce-0.5Sb-0.3Ga 和Sn-14

2、Bi-2.4Ag-0.5In-0.5 Sb 無鉛焊料合金。著重考察了添加合金元素對(duì)Sn-Bi 焊料合金微觀結(jié)構(gòu)、物理性能和機(jī)械性能及界面行為的影響，并探討了快冷和老化對(duì)非共晶Sn-Bi 焊料合金的影響。 研究結(jié)果表明： 1、Bi 元素降低焊料熔點(diǎn)；以Sn-20Bi 為基體合金，添加0.7％的Ag、0.1％的In可以使Bi 的偏析稍有改善，Bi 細(xì)小分散。添加In 和Ga 可以降低焊料熔點(diǎn)。 Ga、Ce、Sb 增大

3、了Bi 的偏析。但Sb 可以提高焊料的硬度，Ce 可以細(xì)化焊料晶粒。Ge 有使Bi 球化的傾向。 2、Sn-20Bi-0.7Ag-0.1In-0.5Ge-0.5Ce-0.5Sb-0.3Ga 和Sn-14Bi-2.4Ag-0.5In-0.5Sb 合金改善了Sn-20Bi 的脆性，使偏析有所減少，其熔點(diǎn)和機(jī)械性能與Sn63/Pb37接近，但可焊性稍差。 3、焊接過程中快冷可以抑制Sn-Bi 系焊料的偏析，使組織均勻，提高焊料

4、性能。 Sn-20Bi-X 焊料可以用于手工焊接。 4、經(jīng)過再流焊，焊料與Cu 基體在界面處形成的金屬間化合物呈不規(guī)則形狀，隨著老化時(shí)間的增加，金屬間化合物形貌逐漸向大波浪型轉(zhuǎn)變且漸趨平緩，厚度也增加。在較高溫度下老化時(shí)，焊料基體中的Bi 在靠近界面處發(fā)生偏聚現(xiàn)象。125 ℃100h 的老化并未使IMC 層超過3μm。125 ℃20h 的老化使Sn-20Bi-X焊料組織均勻細(xì)小，焊點(diǎn)強(qiáng)度有所提高。老化后焊料組織穩(wěn)定。Sn