在整个电子封装行业中，钎料起到了举足轻重的作用。钎料起到了连接元器件和基板的作用，同时钎料形成的焊点也承受载荷和外部环境所带来的影响。传统的Sn-Pb钎料已经延用了几十年，工艺方法与设备已经步入成熟化，想要用无铅钎料来代替Sn-Pb钎料，无铅钎料本身必须符合以下几点生产要求：

(1)成本要低，传统Sn-Pb钎料来源广泛，生产价格较低，若无铅钎料成本过高，在经济效应这一个方面便得不偿失。

(2)熔点不能过高或过低，目前电子封装的机器中焊接这一环节所设定的温度一般都在183℃附近（Sn-Pb钎料的熔点），如果无铅钎料熔点过高或者过低，那么现有的一些设备恐怕不能满足生产要求。

(3)钎料的润湿性能要好，良好的润湿性能保证钎料能更好的填充焊接接头间隙，并且形成外形美观的焊点。

(4)要有较好的力学性能，如抗剪切强度，抗蠕变强度等等。(5)焊接形成的焊点的导电和导热能力要好，所以钎料的导电和电热性能要好。(6)不能含有新的对人体或环境有害的化学元素，具有环境友好型。(7)加工工艺性能要好,易加工。(8)焊接后出现焊接缺陷的几率小。要保证焊点有较高的可靠性，保证焊接的质量。

1.5本文研究的目的和内容

1.5.1本文研究的目的

在无铅化钎料的改革过程中，Sn-Ag-Cu钎料一直被普遍认为是可以取代Sn-Pb钎料的钎料。但是，Sn-Ag-Cu钎料存在着熔点较Sn-pb高，钎料的剪切强度差，焊点可靠性低等一些问题，这些性能缺陷在无铅化过程中也不能忽视。且钎料中含Sn量相比也较高，Sn含量高使得PCB板在融化的焊料中溶解和扩散速度更高，这些都使界面处形成金属间化合物变得更加容易。一般来说，焊料和基体间形成少量的金属间化合物能够帮助增加焊料对基体的润湿性[4]，但是如果金属间化合物厚度一直增加,因为金属间化合物是脆性相,所以会使界面处整体的脆性增加，这会导致焊点提前失效，大大降低了封装的可靠性。

据研究指出，若在Sn-Ag-Cu钎料中加入其它合金元素，与之进行合金化，将会提高钎料的力学性能，改善焊点的可靠性[12]。因此，我们仍然有必要寻找一种合适的金属元素，使之与Sn-Ag-Cu钎料进行合金化，从而达到我们所期待的实验效果。

金属元素Bi的价钱较低，各项性能也都不差，将它与Sn-Ag-Cu钎料混合可以提高钎料在基板上的铺展率，增强接头处的剪切强度，同时还可以减小钎料的熔点。所以，我们在Sn-Ag-Cu钎料中加入一定量的Bi,来获得性能较好的新式无铅钎料。

在Sn-Ag-Cu-Bi钎料的研发过程中发现，Bi的加入会让Sn-Ag-Cu钎料的熔点降低到210℃，并且Bi的加入也会抑制IMC的生长，这些都有利于提高焊点的可靠性。从这两点考虑，我们希望加入的Bi越多越好。可是若加入的Bi较多时，钎料的熔化温度区间会增加[14]，从相图上看它阻碍了钎料的流动性。同时也意味着焊接时的温度要提高，温度提高导致焊点的可靠性降低，会造成焊点剥离这一缺陷[15]。

同时国际上对于软焊料来说，软钎料的熔化温度区间不能超过20℃，所以Bi的加入量又有上限，是4.5﹪[14]。因此在Sn-Ag-Cu-Bi钎料的研究过程中，元素Bi的加入量对钎料的力学性能以及焊点的可靠性都有重要影响。本文研究的目的之一就是要以Sn-0.5Ag-0.7Cu为基础钎料，找出能使Sn-0.5Ag-0.7Cu-Bi钎料获得最佳力学和物理性能的加入元素Bi的含量值。

并且据有些研究发现，如果将实验试样放在软化箱中进行时效，时效时间的长短对钎料的抗剪切强度，抗蠕变性能等力学性能都会有所改善。同时时效时间也会对焊点与基板之间形成的金属间化合物的显微形貌有所影响。可以通过时效强化来更好的改善钎料的力学性能，同时降低金属间化合物的脆性，提高焊点的可靠性。本文也要通过研究时效时间对钎料性能的影响程度，寻找出能维持钎料最佳性能的时效时间，使得无铅化钎料的改革能够更加顺利。 Sn-Ag-Cu-Bi钎料的组织与力学性能研究(5):http://www.youerw.com/cailiao/lunwen_203903.html