超聲振動(dòng)和電場(chǎng)輔助作用下sn2.5ag0.7cu0.1recu釬焊及接頭時(shí)效特性

1、分類號(hào)密級(jí)UDC編號(hào)碩士學(xué)位論文超聲振動(dòng)和電場(chǎng)輔助作用下Sn2.5Ag0.7Cu0.1RECu釬焊及接頭時(shí)效特性學(xué)位申請(qǐng)人：人：張曉嬌指導(dǎo)教師：師：張柯柯教授學(xué)科專業(yè)：業(yè)：材料加工工程學(xué)位類別：別：工學(xué)2014年5月摘要I論文題目：論文題目：超聲振動(dòng)和電場(chǎng)輔助作用下Sn2.5Ag0.7Cu0.1RECu釬焊及接頭時(shí)效特性專業(yè)：業(yè)：材料加工工程研究生：生：張曉嬌指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師：張柯柯教授摘要電子產(chǎn)品的迅猛發(fā)展對(duì)微連接焊點(diǎn)質(zhì)量和可靠性提

2、出了更高要求。SnAgCu系尤其是SnAgCuRE系無鉛釬料作為SnPb系釬料的最佳替代品之一，其潤(rùn)濕性及焊點(diǎn)可靠性仍需進(jìn)一步改善、提高，以適應(yīng)現(xiàn)代電子產(chǎn)品對(duì)無鉛無鹵微連接釬焊新技術(shù)的發(fā)展需求。因此，尋求新的無鉛釬料潤(rùn)濕有效方法，少用甚至不用助焊劑，改善釬焊工藝性，滿足微連接焊點(diǎn)質(zhì)量和可靠性的要求，是亟待解決的問題，成為無鉛釬料微連接的研究熱點(diǎn)之一。本文采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，借助于現(xiàn)代理化檢測(cè)方法，研究了釬焊過程中輔助超聲振動(dòng)和電場(chǎng)對(duì)Sn2

3、.5Ag0.7Cu0.1RECu釬焊接頭組織和剪切強(qiáng)度及斷裂機(jī)制的影響，確定了施加超聲振動(dòng)和電場(chǎng)最優(yōu)參數(shù)；開展了超聲振動(dòng)、電場(chǎng)和時(shí)效工藝方法參數(shù)對(duì)超聲振動(dòng)和電場(chǎng)輔助作用下Sn2.5Ag0.7Cu0.1RECu釬焊接頭時(shí)效后界面金屬間化合物（IMC）形貌尺寸及接頭剪切強(qiáng)度的影響研究，探討了時(shí)效過程中釬焊接頭界面IMC生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)及接頭時(shí)效斷裂機(jī)制。研究結(jié)果表明，超聲振動(dòng)和電場(chǎng)輔助作用下可實(shí)現(xiàn)無鹵助焊劑下Sn2.5Ag0.7Cu0.1RECu

4、的良好釬焊。在超聲功率88W、超聲時(shí)間60s和電場(chǎng)強(qiáng)度2kVcm時(shí)釬焊接頭剪切強(qiáng)度最大為28.7MPa，較傳統(tǒng)釬焊提高68%。超聲振動(dòng)對(duì)釬焊接頭的影響大于電場(chǎng)，超聲振動(dòng)作用中超聲功率影響最為顯著。與傳統(tǒng)釬焊和輔助超聲振動(dòng)釬焊相比，釬焊過程中輔助超聲振動(dòng)和電場(chǎng)可降低Sn2.5Ag0.7Cu0.1RECu釬焊接頭界面區(qū)Cu6Sn5IMC層厚度和表面粗糙度，提高釬縫硬度和接頭剪切強(qiáng)度，釬焊接頭斷裂方式由發(fā)生在IMC層脆性斷裂、IMC層脆性斷裂

5、和釬縫韌性斷裂組成的混合型斷裂演變?yōu)殁F縫的韌性斷裂。超聲振動(dòng)和電場(chǎng)輔助作用下Sn2.5Ag0.7Cu0.1RECu釬焊接頭時(shí)效后界面處IMC層由Cu6Sn5和Cu3Sn構(gòu)成，且IMC層內(nèi)部有裂紋、空洞等缺陷。隨時(shí)效時(shí)間延長(zhǎng)，Cu6Sn5和Cu3SnIMC層厚度逐漸增加，Cu6Sn5層由尺寸細(xì)小的扇貝狀轉(zhuǎn)變?yōu)榇执笄也痪鶆虻纳蓉悹?。與傳統(tǒng)釬焊和輔助超聲振動(dòng)釬焊相比，釬焊過程中輔助超聲振動(dòng)和電場(chǎng)可提高Sn2.5Ag0.7Cu0.1RECu焊點(diǎn)