在这工业产业快速发展的时代,电子元器件生产量是非常大,因为Pb元素对人体健康的的影响是非常严重的,所以不能用带铅元素制成。像美国一些大公司和我国一些比较好的公司,这些公司都投入相当多的精力财力致力于研究不含铅元素的钎料。一些美国的高技术公司和我国的公司合作,在四年时间内好多种相近的钎料被研究出来,其中最有希望用于微电子表面组装的有Sn-3。8Bi、Sn-3。5Ag-4。8Bi、Sn-3。5Ag、Sn-58Bi。
1。1无铅钎料研究现状介绍
1。2研究无铅钎料性能
在电子这个产业中,Sb-PB钎料以其物美价廉的特性在社会广泛使用,但是钎料含有Pb,Pb是公认的有毒物质,随着科技的快速发展,人们发现Pb的毒性,这引起大家的恐慌,所以大家呼吁不用Sn-PB钎料,很快Sn-Pb钎料被禁止使用,开发的新的钎料也为成为一个道路,但是有研究新的钎料我们必须综合考虑,诸多的无铅钎料中(如Sn-Ag-Cu[28~29],Sn-Cu[30~31],Sn-Ag[31~32]和Sn-Zn[32`33]等)拥有优良的性能的必然会取代Sn-PB。但是拥有良好性能的钎料也会有一些缺点,比如,熔融的温度比较高,组织中脆性相存在大块,抗疲劳性能比较差[34~38],较低的可靠性,抗氧化性比较差。因而,我们要对这些有缺陷的无铅钎料进行改良,希望改良后能够超过Sn-Pb钎料。
我们主要一些小技巧从而使无铅钎料的特性更适合社会使用:(1)钎料的微合金化。主要是在钎料中添加少量元素,从而使无铅钎料的整体具有的特性提高。举例,向合金中添加Ga元素可以提高钎料的润湿性[39]添加稀有的一些元素可以把钎料的各方面的性能都有一定的提高[40]。但是并不是每一个合金加入钎料都可以积极改变钎料的性能[41]。比如在钎料添加过量的合金会长出锡须,甚至导致焊点的提前失效。目前开发新型无铅钎料的主要手段是微合金化,同时部分无铅钎料已经在工厂中使用,和大规模的批发生产,比如,日本千住金属株式会社以及鲁克斯钎焊材料公司。(2)在钎料中添加纳米-微米颗粒,主要是是同颗粒在钎料中的作用以此来提高钎料的整体性能。主要是把金属颗粒、陶瓷颗粒、金属颗粒添加到钎料中,也有人把纳米管和高分子颗粒添加进去等。[44]无铅钎料的性能和组织会有很大的变化随着颗粒种类和尺度添加的不同,在金属颗粒添加时,无铅钎料的内部组织被改变,在内部也会产生新相,而陶瓷颗粒和化合物的添加不能使新相产生,不同机制对性能影响也不同,所以无铅钎料的性能和组织的研究主要是对不同类型以及不同尺寸可以的分析和探讨。本文作者主要综合分析纳米Al颗粒-微米颗粒对Sn-58Bi钎料性能和组织的影响,研究无铅钎料里面的组织构造、在高温时的表现特性,在Cu片上形成面积、受拉伸力的大小,Cu与钎料的连接面的组织,加热时的变化以及在工作时的可信赖性与Al颗粒的关系。评述纳米颗粒Al对Sn-58Bi的产生的一系列变化,都是为我们进一步研究新型无铅钎料的必要的技术和理论基础。化学成分、组织结构、使用性能与加工工艺是材料科学与工程的四个要素。只要是具有化学成分的物质,在工厂里进过一系列的加工,就能保证加工过的组织非常的好,接而钎料就能广泛的投入到社会中使用,我们研究发现钎料的内部组织结构是决定无铅钎料的特性的直接决定的,所以科研人员要抓紧对钎料内部组织结构的研究。Sn3。5-Ag是Ni颗粒的强化相,它对钎料基体组成的改变有明显的作用。
YAO[45]等人细化Sn3。8Ag0。7Cu钎料可以把NI颗粒(纳米级)添加到钎料中但对β -SN的尺寸是否有影响却没有提到。在Sn3。5Ag0。5Cu中添加纳米颗粒,Cu3Sn5和Ag3Sn的大小在无铅钎料中变得越来越小。探究者把这种现象叫做金属间化合物颗粒的“异相形核”[46]的起的作用。在Sn9Zn钎料中添加Ag纳米颗粒,在钎料基体中析出的Ag-Zn3是均匀分布的,同时在一定程度上会细化Zn和β –Sn[47]。Lin[48]等研究了Cu颗粒(1~5um)使Sn3。5Ag钎料的变成固体的速度的关系。富Sn相得柱状枝晶和共晶组织(树枝晶间的富Sn和Ag3Sn)是组成Sn-Ag的钎料变成固体的的主要成分这一。可以细化基体组织相得尺寸在添加Cu颗粒,这主要的原因是Cu6Sn5相得晶体是均匀分布的。文献综述 Sn-58Bi新型无铅钎料成分设计与可靠性(3):http://www.youerw.com/jixie/lunwen_94457.html