硫合金化对锡基无铅焊料的改性作用研究

发布时间：2017-08-05 08:38

  本文关键词：硫合金化对锡基无铅焊料的改性作用研究

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【摘要】：传统锡铅焊料性能优良且价格便宜,但铅有毒对人体和环境会造成巨大伤害,无铅焊料研发势在必行。Sn-Zn系无铅焊料具有良好的机械性能、低熔点、低成本等优点,被认为有巨大的研发潜力,阻碍其推广应用的原因是它的润湿性、耐腐蚀性和抗氧化性能较差。本文通过硫合金化改善锡基无铅焊料性能,系统研究了润湿性能、耐腐蚀性能、抗氧化性能、电导率等一系列理化性能,同时,通过金相显微镜观察微观组织形貌和焊点界面组织结构。润湿实验结果表明:硫添加量低于0.1%时,其对Sn-9Zn系无铅焊料润湿性是有利的,且在0.015%左右出现峰值;硫添加量超过0.1%时,产生不利润湿。同样,在硫添加量0.1%时,Sn-6.5Zn无铅焊料也是有利润湿,且在0.005%处出现峰值润湿,在Sn-0.7Cu无铅焊料中硫对润湿性影响无明显规律,但都是有利润湿。润湿机理分析实验表明:DSC熔点测量显示,硫合金化对Sn-9Zn无铅焊料熔点影响不大,变化小于2℃,基本不会对熔体过热度产生影响;氧化性实验显示,Sn-Zn和Sn-Cu系均在硫的加入后抗氧化性明显增强。其他的理化性能实验结果表明:硫合金化对Sn-9Zn无铅焊料耐腐蚀性能有提升;电导率和热导率也有小幅度提升;硬度方面,硫的加入并不会使其产生较大恶化效果。金相观察表明:硫细化了Sn-9Zn无铅焊料组织,粗大富Zn相变细小,同时对界面结构没有产生影响;Sn-9Zn/Cu界面IMC与焊料基体产生缝隙,会引发焊点结合强度问题;硫对Sn-0.7Cu组织和界面都没有产生较大影响,Sn-0.7Cu/Cu界面IMC与焊料基体结合紧密;同时,对比高温和常温组织发现,锡铜化合物在高温下易长大。
【关键词】：润湿性 耐腐蚀性 抗氧化性 组织 界面
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG42
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-19
• 1.1 焊料无铅化的背景8-10
• 1.2 无铅焊料发展概况10-15
• 1.2.1 无铅焊料的性能要求10-11
• 1.2.2 目前研究的无铅焊料合金系11-14
• 1.2.3 无铅焊料的推广面临的问题14-15
• 1.3 无铅焊料国内外研究现状15-17
• 1.3.1 无铅焊料润湿性研究现状15-16
• 1.3.2 无铅焊料抗氧化性研究现状16-17
• 1.3.3 无铅焊料耐腐蚀性研究现状17
• 1.4 本课题研究内容及意义17-19
• 第2章 硫对锡基合金对铜的润湿性的影响19-39
• 2.1 引言19
• 2.2 实验方法19-25
• 2.2.1 合金的制备19-20
• 2.2.2 熔点测试20
• 2.2.3 无铅焊料润湿性的表征20-24
• 2.2.4 焊料合金在空气中的氧化研究24-25
• 2.2.5 无铅焊料扫描电镜(SEM)和能谱（EDS）分析25
• 2.2.6 无铅焊料x射线衍射分析25
• 2.3 实验结果与讨论25-37
• 2.3.1 硫对Sn-Zn和Sn-Cu系无铅焊料合金对铜基材润湿性的影响25-29
• 2.3.2 硫对无铅焊料润湿性机理研究29-37
• 2.4 本章小结37-39
• 第3章 硫对锡基合金组织、合金/铜界面及理化性能的影响39-57
• 3.1 引言39
• 3.2 实验方法39-42
• 3.2.1 Sn-9Zn-xS/Cu界面结构形貌39-40
• 3.2.2 常温微观组织与高温微观组织观察对比40
• 3.2.3 无铅焊料耐腐蚀性实验40-41
• 3.2.4 电导率测量41-42
• 3.2.5 显微硬度测量42
• 3.3 实验结果与讨论42-55
• 3.3.1 硫对Sn基无铅焊料合金组织结构的影响42-47
• 3.3.2 硫对Sn基无铅焊料与铜形成的界面化合物和结构的影响47-51
• 3.3.3 硫对无铅焊料合金耐腐蚀性能的影响51-54
• 3.3.4 硫对Sn基无铅焊料电导率、热导率与硬度的影响54-55
• 3.4 本章小结55-57
• 第4章 结论57-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-61

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 鲜飞;;无铅焊料的新发展[J];电子与封装;2006年04期

2 梁建烈;谢世标;唐轶媛;;Sn-Zn基无铅焊接材料的界面反应和润湿性能[J];广西民族大学学报(自然科学版);2007年02期

3 王国勇,刘晓波;Sn-Zn系电子无铅软钎料湿润性能的研究[J];四川大学学报(工程科学版);2001年05期

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本文编号：624014