Sn-Zn钎料适用钎剂及界面显微组织研究

论文摘要

由于含铅物质对人体和环境的危害,钎料无铅化已成为电子封装连接材料发展的必然。新型的无铅钎料很多,并且已在工业生产中得到了应用,但在性能上仍存在着不足,特别是Sn-Zn钎料的润湿性很差。本文研究了符合Sn-9Zn钎料的适用钎剂,还对Sn-Zn钎料与铜基板钎焊后形成的界面显微组织进行研究,试图在Sn-9Zn/Cu的润湿性方面做一些探索。基于传统的松香型钎剂的特点,通过对钎剂组分的作用机理分析,以松香、氯化锌、氯化铵、乙醇为基础组分,分别向其中添加乙二醇、油酸、乳酸,设计了乙二醇组、油酸组、乳酸组三组钎剂。以钎剂组分作为自变量,每组4个自变量（乙醇不做变量）,并把每个变量分成12个水平,以润湿铺展面积作为因变量,利用均匀设计的方法安排实验,与传统方法安排实验相比,大大减少了实验次数。使用UST4.0均匀设计软件,对不同钎剂的作用下所测润湿铺展面积进行统计回归分析,按分组,得到自变量与因变量之间的3个多项式方程以及多个钎剂组分对润湿铺展面积影响的趋势图。方差分析表明3个多项式方程显著或高度显著。在三组钎剂中,ZnCl2对钎料的润湿铺展面积影响,均十分明显。乙二醇组中ZnCl2的含量与钎料的润湿铺展面积呈正相关;NH4Cl的含量与钎料的润湿铺展面积呈线性关系,随着含量的升高钎料的润湿铺展面积降低。油酸组中油酸的含量与钎料的润湿铺展面积呈抛物线关系,ZnCl2和NH4Cl的交互作用对钎料的润湿铺展面积有影响;乳酸组ZnCl2的含量与钎料的润湿铺展面积呈线性关系,随着含量的升高钎料的润湿铺展面积升高。本文还采用OM、SEM和EDX等手段对Sn-Zn钎料与铜基板钎焊后形成的界面显微组织进行分析研究,得出了下列结论:共晶成分的Sn-Zn钎料与Cu基板的钎焊界面形成的IMCs层厚度大;亚共晶成分的Sn-Zn钎料与Cu基板的钎焊界面形成的IMCs层厚度小。在钎焊过程中界面处形成的化合物为Cu5Zn8。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 无铅钎料发展的必然性
• 1.2 无铅钎料国内外研究现状与存在问题
• 1.2.1 无铅钎料
• 1.2.2 无铅钎料存在问题
• 1.3 Sn-9Zn 钎料适用钎剂的研究现状及分析
• 1.4 主要研究内容
• 第2章 Sn-Zn 钎料制备和适用钎剂设计
• 2.1 Sn-Zn 钎料制备
• 2.1.1 钎料成分的安排
• 2.1.2 钎料的熔炼
• 2.2 钎剂的特性、作用、组成及分类
• 2.2.1 钎剂的特性
• 2.2.2 钎剂的作用
• 2.2.3 钎剂的组成
• 2.2.4 钎剂的分类
• 2.3 Sn-9Zn 钎料适用钎剂组分确定
• 2.3.1 钎剂中各组分的作用机理
• 2.3.2 钎剂中各组分选定
• 2.4 本章小结
• 第3章 Sn-9Zn/Cu 适用钎剂润湿性研究
• 3.1 钎剂的制备
• 3.1.1 利用均匀设计方法安排试验
• 3.1.2 钎剂剂量安排
• 3.1.3 钎剂的配制
• 3.2 润湿实验
• 3.2.1 润湿测量方法
• 3.2.2 试件制备
• 3.2.3 润湿实验结果
• 3.3 润湿实验结果分析
• 3.3.1 回归方程
• 3.3.2 方程的可靠性
• 3.3.3 变化量因子对铺展面积影响趋势图
• 3.4 钎剂中各个成分的综合讨论
• 3.5 本章小结
• 第4章 Sn-Zn 钎料界面显微组织研究
• 4.1 试件制备
• 4.2 无铅钎料的组织结构
• 4.2.1 金相显微分析
• 4.2.2 扫描电镜分析
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢