图1-5 焊点剥离形成机制示意图

1。2。3 Sn-Bi钎料的力学性能研究

研究表明[11] ，相比Sn-Pb共晶钎料，Sn-Bi共晶钎料在室温条件下具有更高的屈服强度和剪切强度，但是在高温条件下(110℃)，强度相对略低。同时室温条件下Sn-Bi共晶钎料具有良好的热疲劳性能，而且具有更好的抗拉强度和抗蠕变性能[12,13]。但是其塑性和韧性却很糟糕，大大削弱了焊点的可靠性。Andy Y等人[9,14,15,28]对如何通过添加微量合金元素改善其力学性能及机械可靠性进行了研究，发现添加微量合金元素Ag能提高合金的拉伸性能、Cu能提高抗蠕变能力、In及Ni能提高剪切强度、而Sb能提高抗跌落能力。如何通过添加合金元素等强化材料而提高Sn-Bi钎料合金的综合力学性能是目前研究Sn-Bi钎料的热点问题。

1。2。4 合金中添加微量元素的影响机制

合金中添加微量元素的影响机制主要有以下三种：

（1）固溶强化

所谓固溶强化是指通过添加溶质原子，使合金强度增加，而塑性、韧性下降的方法。一方面，由于溶质原子与溶剂原子之间存在的半径差，引起基体金属的晶格畸变，产生弹性应变场，该应力场与位错的应力场产生交互作用，从而阻碍位错的运动；另一方面，在位错线上偏聚的溶质原子对位错起到钉扎作用，两个方面都阻碍了位错的运动，增加了合金的塑性变形抗力，即增加了合金的强度。如Ag、In等元素在Sn-Bi钎料中都有一定的溶解度，因而可以起到固溶强化的作用。来自~优尔、论文|网www.youerw.com +QQ752018766-

（2）第二相强化

所谓第二相强化是指硬而脆的第二相颗粒弥散分布在塑性相基体中，提高合金强度而降低塑性及韧性的方法。Sn可以与多种金属元素反应生成金属间化合物，如Sn可以和Ag反应生成Ag3Sn、和In反应生成In3Sn4、和Cu生成Cu6Sn5等，而这些金属间化合物一般都是硬脆相，并弥散分布在钎料合金基体中。弥散分布的细小第二相粒子与位错间发生弹性交互作用，阻碍了位错的运动，从而提高了合金的塑性变形抗力。

第二相强化有位错绕过第二相粒子和位错切过第二相粒子两种机制。而对于Sn-Bi钎料合金，由于添加合金元素后形成的金属间化合物多为硬脆相，所以强化机制为第一种。具体机制如下：运动着的位错遇到硬脆的第二相粒子时受阻而发生弯曲，随应力增加，位错线受阻部分弯曲加剧，直至围绕粒子的位错线在两边相遇，相遇时异号位错相互抵消，形成包围着粒子的位错环被留下，其余位错继续运动；根据计算，位错绕过第二相粒子所需切应力与第二相粒子的间距成反比。