Ga對(duì)低銀Sn-Ag-Cu無鉛釬料的組織和性能的影響.pdf

1、鑒于鉛對(duì)健康和環(huán)境安全的危害性，無鉛釬料在現(xiàn)代電子產(chǎn)品的制造中正得到越來越廣泛的應(yīng)用，而Sn-Ag-Cu釬料則被實(shí)踐證明是最能替代傳統(tǒng) Sn-Pb釬料的無鉛釬料。然而，由于世界經(jīng)濟(jì)的低迷對(duì)電子產(chǎn)業(yè)的影響，對(duì)于無鉛釬料提出了更高的要求，共晶或近共晶的Sn-3.0~3.8Ag-Cu釬料已經(jīng)無法滿足電子行業(yè)“低成本、高品質(zhì)”的要求。本文以低銀的Sn-0.5Ag-0.7Cu釬料為研究對(duì)象，提出通過向釬料中添加合金元素 Ga來優(yōu)化合金性能，探究G

2、a對(duì)釬料組織與性能的影響規(guī)律，提高釬料的綜合性能，以使Sn-0.5Ag-0.7Cu-Ga無鉛釬料滿足電子行業(yè)“低成本、高品質(zhì)”制造的要求。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明：稀有元素Ga的添加可以顯著細(xì)化Sn-0.5Ag-0.7Cu釬料的基體組織，使基體中的IMC顆粒變得細(xì)小且分布均勻。當(dāng)Ga的含量達(dá)到0.5wt.％時(shí)，顯微組織最為均勻，晶粒也達(dá)到了最高程度的細(xì)化，但過量的添加會(huì)在界面處析出黑色的富鎵相；Ga的添加使釬料的熔點(diǎn)稍有降低，不會(huì)對(duì)現(xiàn)有

3、釬焊設(shè)備造成太大影響。
　　采用潤濕平衡法和高溫氧化增重法，分別對(duì)添加Ga元素對(duì)Sn-0.5Ag-0.7Cu釬料的潤濕性能和抗氧化性能的影響規(guī)律進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：微量 Ga的添加可以有效地改善釬料的潤濕性能和抗氧化性能。作為表面活性元素，Ga會(huì)聚集在液態(tài)釬料的表面，大大地降低了液態(tài)釬料的表面張力，改善了釬料的流動(dòng)性，從而提高了釬料的潤濕性能。但是，當(dāng) Ga的添加量超過0.5%之后，由于富鎵相分布不均勻，會(huì)對(duì)釬料的潤濕性造成不利

4、影響；由于Ga元素不易氧化，從而也能顯著地提高了釬料的抗氧化能力，245℃、60h的條件下，Sn-0.5Ag-0.7Cu-0.5Ga釬料的氧化增重仍然只有Sn-0.5Ag-0.7Cu釬料氧化增重的一半。
　　對(duì)Sn-0.5Ag-0.7Cu-xGa/Cu焊點(diǎn)組織分析發(fā)現(xiàn)，Ga的添加量≤0.5%時(shí)，Ga對(duì)焊點(diǎn)內(nèi)部組織的影響主要表現(xiàn)在組織內(nèi)部 IMC顆粒的細(xì)化作用。焊點(diǎn)界面組織的Cu6Sn5化合物層變得光滑平坦，且厚度有所變薄，焊點(diǎn)的抗

5、剪強(qiáng)度有較大的提高，Ga含量為0.5%時(shí)提高了17.9%。
　　分析焊點(diǎn)在150℃的恒溫時(shí)效過程發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)效的進(jìn)行，Sn-0.5Ag-0.7Cu和Sn-0.5Ag-0.7Cu-0.5Ga兩種釬料的焊點(diǎn)界面層化合物厚度幾乎呈線性增長，但含Ga釬料的界面層的增長速度較慢，由此可見，Ga元素的添加對(duì)釬料焊點(diǎn)界面化合物的生長起到了顯著的抑制作用；此外，隨著時(shí)效時(shí)間增加，焊點(diǎn)力學(xué)性能雖然有所下降，但經(jīng)過720h時(shí)效后的Sn-0.5Ag-0