新型无铅钎料钎焊工艺性及机械性能的研究

摘要

2006年7月1同欧盟RoHS(Restriction on Hazardous Substaflce)立法开始实施，禁止在电子产品中使用包括铅在内的六种物质(铅、汞、镉、六价铬、聚合溴化联苯(PBB)、聚合溴化联苯乙醚(PBDE))，从而迫使无铅钎料的研究进入了实际应用阶段。而SflAgCu合金以其优良的综合性能，被认为是最有发展前途的SnPb钎料的替代品。 然而，与现行的SnPb钎料相比，SnAgCu合金存在熔点较高，润湿性能较差成本较高等缺点，严重影响着其发展。本文在SnAgCu合金基础上添加Ga、Bi，同时优化Ag含量，来对合金进行熔化温度、润湿性、力学性能、物理性能、微观组织分析，从而得出以下结论： (1)在SnAgCu合金基础上添加Ga元素，随着Ga含量的不断增加，合金的固、液相线温度不断降低，尤其是固相线温度下降更为明显，从而使合金的熔化区间变宽，不利于钎料的流动。随着Ga含量的不断增加，钎料的润湿性是不断降低的，每增加1％的Ga，铺展面积降低了10～15％。故Ga的含量不宜太高。 (2)在SnAgCuGa合金基础上添加Bi元素，Bi的加入可以降低无铅焊料的熔化温度，但是当Bi的含量超过2％时，合金的液相线温度降低就不太明显。同时Bi的加入提高了无铅焊料的润湿性能，当Bi含量小于2％时，润湿性是随着Bi含量的增加逐渐改善，当Bi含量大于2％时，润湿性有所降低。 (3)在SnAgCuGaBi基础上降低Ag的含量，当Ag含量小于2.5％时，熔化温度是随着Ag含量的升高而降低，当Ag含量大于2.5％时，熔化温度有所回升。而且无铅焊料的润湿性也是在Ag含量在2.5％时为最好。 (4)新型无铅焊料的力学性能要高于SnAgCu合金。价格也较SnAgCu低。

目录

文摘

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第一章概述

1.1铅的危害

1.2各国关于无铅的立法情况

1.3无铅钎料的定义

1.4对无铅钎料替代物的要求

1.5无铅钎料知识产权的现状与分析

1.5.1国外无铅钎料的专利发表情况统计

1.5.2国内无铅钎料的专利发表情况统计

1.6无铅钎料的主要分类及研究现状

1.7无铅钎料的应用情况

1.8 SnAgCu系无铅钎料的主要问题

1.9本文的研究内容

第二章试验用的材料、设备及试验方法

2.1试验用材料

2.2试验用设备、仪器

2.3试验方法

2.3.1钎料成分设计

2.3.2钎料熔炼、浇铸

2.3.3焊丝、焊片的制作

2.3.4熔化温度的测量方法

2.3.5润湿性试验试样制作及试验步骤

2.3.6抗拉强度试验试样制作

2.3.7焊接接头抗剪切试验试样制作

2.3.8金相试样制作

2.3.9电阻率试验试样制作

第三章Ga、Bi、Ag对无铅钎料的熔化温度和润湿性能的影响

3.1 Ga对钎料SnAgCu熔化温度的影响

3.2 Ga对钎料SnAgCu润湿性能的影响

3.3 Bi对钎料SnAgCuGa0.5熔化温度影响

3.4 Bi对钎料SnAgCuGa0.5润湿性能影响

3.5 Ag对无铅钎料熔化温度影响

3.6 Ag对无铅钎料润湿性能影响

3.7本章小结

第四章无铅钎料的力学性能与物理性能分析

4.1无铅钎料的抗拉强度分析

4.2焊点的剪切强度分析

4.3微观组织分析

4.4物理性质的分析

4.4.1熔化温度

4.4.2电阻率测量

4.4.3密度测量

4.5本章小结

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

附录

致谢