低银无铅焊料SAC105性能研究

摘要

现代电子产品组装无铅化的核心是无铅化的钎焊工艺，而钎焊工艺的无铅化的核心是使用无铅焊料。SAC系无铅焊料以其优异的综合性能表现，被公认为是替代传统锡铅共晶焊料的最佳无铅合金焊料，而其中的SAC305则是国际上最为推荐的无铅焊料。但是SAC305因为具有较高的银含量其成本近乎锡铅共晶焊料的4倍，在工业界迫切盼望能够降低焊料的使用成本，低银无铅焊料逐渐进入了人们的视野。
　　SAC105是一种低银无铅焊料，其成分为98.5％Sn,1.0％Ag,0.5％Cu,仅有SAC305三分之一的银含量使得SAC105的材料成本大幅降低，本文通过多项实验测试并研究了低银无铅焊料SAC105的性能。
　　研究表明：低银无铅焊料SAC105的组织形貌以及金属间化合物与SAC305类似；其熔化区间为215-231℃比SAC305高约5℃，适配现有250℃的SMT回流工艺曲线；虽然测试得到常温下SAC105的抗拉强度32MPa低于SAC305的38MPa，但在焊点剪切强度测试中，SAC105与SAC305相差仅有5％；测试得到SAC105的润湿角约为31°也基本达到了润湿优异的评价标准；在高温存储过程中SAC105焊点内部IMC和焊盘附近IMC生长方式与SAC305相似，焊点的剪切强度下降也与SAC305接近。
　　可以看出，低银无铅焊料SAC105的整体性能与备受推崇的SAC305差别不大，当下普通消费类电子产品不断加快的更新周期下，适当的选用低银无铅焊料可以大幅降低焊料成本，其可以在普通应用场合代替高银无铅焊料SAC305。随着业界对低银无铅焊料认知与研究的不断深入，我们认为低银无铅焊料将有广阔的应用前景。

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1 绪论

1.1课题背景

1.2国内外研究现状

1.3课题意义与研究内容

2 焊料材料组织成分研究

2.1焊料组织结构观察实验

2.2焊料的组织与成分分析

3 焊料物理性能研究

3.1焊料DSC测试实验

3.2焊料熔程分析

3.3润湿性测试实验

3.4焊料润湿性分析

4 焊料机械性能研究

4.1焊料拉伸强度测试实验

4.2焊料拉伸性能分析

4.3焊点剪切强度测试实验

4.4焊点剪切失效模式及强度分析

5 焊料高温存储实验研究

5.1高温存储实验

5.2高温存储对焊点组织成分影响分析

6 焊料温度循环实验研究

6.1温度循环实验

6.2染色起拔实验

6.3 焊点在温度循环实验中特征寿命分析

6.4 温度循环实验中的焊点裂纹

7 总结与展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士期间取得的研究成果