2。4显微组织分析 8

2。4。1钎料基体组织分析 8

2。4。2 SnAgCu-xRE/Cu焊点组织分析 9

3  SnAgCu-xNd钎料组织及性能 10

3。1 Nd对SnAgCu钎料润湿性能的影响 10

3。2 Nd对SnAgCu钎料组织的影响 11

4 Nd对SnAgCu焊点力学性能和组织的影响 13

4。1 Nd对SnAgCu焊点力学性能的影响 13

4。2 SnAgCu-xNd/Cu焊点界面组织 14

4。3 SnAgCu-xNd/Cu焊点时效组织 16

结  论 18

致谢 19

参 考 文 献 20

1  绪论

    由于Pb元素对环境和人类健康的严重危害，SnPb钎料已逐渐被禁止使用。欧盟颁布了相关法令限制含铅钎料的使用，随后包括中国在内的许多国家也都紧跟欧盟步伐，相继颁布了类似的禁铅法令。许多研究机构也因此积极地开发无铅钎料，希望能够替代传统SnPb系钎料。目前应用较广的无铅钎料有二元系的SnAg、SnBi以及SnCu合金等，三元系的SnAgCu、SnAgBi、SnCuNi、SnZnBi合金等。From+优·尔*论^文W网wWw.YouErw.com 加QQ752018.766

    虽然研究的无铅钎料种类繁多，但还没有一种钎料能够完全取代SnPb钎料。在军工等特殊行业仍然大量采用含铅钎料。不过随着环保要求的提高以及电子行业发展的必然需要，无铅钎料的发展是必然趋势。因此，无铅钎料的润湿性能、显微组织、力学性能以及焊点可靠性都是研究的重点。需要通过实验来进一步改善无铅钎料的性能。

1。1  无铅钎料的研究现状

1。1。1  二元系无铅钎料

1。1。2  三元系无铅钎料 

1。2 SnAgCu-X钎料研究现状

1。3  SnAgCu-X/Cu焊点组织与力学性能

1。3。1 非稀土元素对SnAgCu/Cu焊点组织与性能影响

Co、Ni元素均会影响SnAgCu/Cu焊点Cu6Sn5界面层的厚度[10]，但并不改变界面层的成分。Co、Ni的添加会抑制Cu3Sn层在时效过程中的生产，减少孔洞的产生，进而降低焊点脆断的可能性。但Co、Ni元素的添加量与反应结果之间的关系尚不十分清楚。

Sb元素可以通过改变界面化合物层的成分起到强化钎料基体的作用。Sb元素具有亲Sn性能，会与Sn形成SnSb化合物，这会抑制Cu6Sn5的生长，有利于提高焊点的力学性能，并且显著改善焊点的可靠性。

In元素可以显著降低SnAgCu钎料的熔点，是一种非常优秀的第四组元添加物。但In价格十分昂贵，这阻碍了其成为电子生产广泛应用的添加物。除了降低钎料的熔点，In还可以减少基板Cu的消耗。

Zn元素的作用主要是抑制SnAgCu焊点界面化合物层的的生长，即抑制Cu3Sn界面层的生长。研究发现[40]，Zn会明显降低Cu6Sn5化合物的生长驱动力。

1。3。2稀土元素对SnAgCu/Cu焊点组织与力学性能影响

现有的研究已经证明，稀土元素对无铅钎料的力学性能具有明显的提高作用，混合稀土Re可以抑制焊点处界面层的生长[31]。而且，研究表明RE的还可以明显改善SnAgCu钎料抗蠕变断裂的能力，焊接接头处的蠕变断裂寿命明显延长[32]，但添加量的不同会影响其对蠕变断裂寿命的影响程度。

在SnAgCu钎料中加入微量的Ce元素，能够显著改善钎料的综合性能。当Ce的添加量为0。03wt%时，低银SnAgCu钎料具有最大的铺展面积、最高的焊点抗拉强度以及最好的抗热疲劳性能。Ce元素还可以明显改善焊点的抗跌落可靠性[33]。但是，如果添加的Ce元素过量，则会明显导致SnAgCu钎料的性能恶化。