4。1  稀土Nd添加量对钎料微焊点力学性能影响 15

4。2  Sn-9Zn-xNd焊点界面组织 15

结  论 20

致  谢 21

参 考 文 献 22

1  绪论

1。1  引言

以Pb为主要合金元素的锡基钎料，其物理、力学和冶金性能也相对良好，更具有低廉的价格等，这使得其在电子材料领域占有重要地位。但是由于铅和铅的化合物对人体具有毒性，铅锡合金已慢慢被禁止使用。随着欧盟ROHS指令在2006年7月1日的正式生效，意味着凡是进入欧盟市场的电子产品必须实现无铅化；在中国，信息产业部等七部委于2006年2月28日颁布的《电子信息产品污染控制管理办法》于2007年3月1日正式开始实施，意味着中国为电子行业的无铅化成为不可回避的问题[1-3]。在这一背景下，研发一种新型的无铅钎料来代替传统的铅锡合金已经迫在眉睫。目前研制出的无铅钎料按成分可划分为 Sn-Ag系、Sn-Zn系、Sn-Cu系、Sn-Sb 系、Sn-Bi系和Sn-In系等[4]。其中的Sn-Zn系钎料熔点与Sn-Pb系钎料最接近，其塑性、强度以及抗蠕变性能均优于Sn-Pb系钎料，且成本低廉。因此，该合金被认为是有前途的Sn-Pb 钎料替代者[5-7]。

但是，Sn-Zn系无铅钎料也有其不足之处。由于Zn的存在,使得该系列的钎料普遍存在润湿性差、抗氧化性能及抗腐蚀性能弱等缺点,这是制约该合金钎料体系在电子行业中广泛应用的最大障碍[8]。目前，国内外科研人员主要通过向SnZn系钎料中加入微量合金元素来改善其性能。From+优`尔^文W网wWw.YouErw.com 加QQ75201^8766

1。2  Sn-Zn系无铅钎料特点

按照当前被多数学者所接受的标准，无铅钎料定义是:在Sn基体中配比加入Ag、Cu、Sb、In等合金元素，并且将铅的含量控制在0。2%以下，主要用途为电子封装和组装中电子元器件与基板之间的焊接的钎料合金。与其他无铅钎料体系相比较，因Sn-Zn系无铅钎料的原材料丰富，价格低廉，熔点地，使得其成为目前最有应用前景和发展前途的一种新型合金系统[9-10]。

1。2。1 Sn-Zn系无铅钎料在无铅焊料中的优势

根据国内外已有的研究成果显示，在Sn基体中配比加入Ag、Cu、Sb、In等合金元素而获得的合金具有较好的应用前景，能够替代传统的含铅钎料。其中，添加In元素后的获得的合金在合金蠕变性方面不足，而且In元素的产量较少，价格比Ag还高出两倍多，不能广泛的应用于实际生产[11-12]；Sn-Sb系合金不仅润湿性能差，而且合金中的Sb元素对人体具有毒性，不满足安全的要求；Sn-Bi中Bi元素由于其电势较低，会形成电迁移，从而导致焊点剥离，因此，这三种合金体系在实际生产当中很少应用。根据目前研究结果和实际的使用，Sn-Ag-Cu、Sn-Cu和Sn-Zn合金三种合金体系被认为是发展前途和应用前景最好的的无铅钎料，其中Sn-Ag-Cu系合金的综合性能最好，最具有代表性[13-14]，是再流焊中的主要使用的合金；然而Sn-Cu系合金具有低廉的成本，尽管相对于前述合金来说其熔点较高，在润湿性能方面也相对不足，但其也经常使用在波峰焊接中[15-16]。

Sn-Zn合金是一个共晶成分为Sn-9。1Zn简单的二元共晶系，从图1。1可以看出，它的熔点为198。5℃。与其它的钎料相比较，Sn-Zn系钎料则具有以下的一些优势：

图1。1 Sn-Zn合金相图

（1）熔点低，成本低

表1。1所示的为一部分无铅钎料的熔点和除了Sn以外的添加元素的产量。可以从表中看出，Sn-Zn系钎料的熔化温度为199℃，Sn-Pb系钎料的熔化温度为183℃，两者的熔化温度非常接近，这意味着目前的钎焊设备和工艺不需要进行很大的改变就能够直接对Sn-Zn系钎料进行焊接，这样不仅节约了更换工艺和设备所需要的大量资金，也大大减少了新型钎料投入生产所需的时间，这是其他钎料无法获得的优势。