Sn_Zn_Cu无铅钎料的组织_润湿性和力学性能

第14卷第10期

Vol.14No.10

中国有色金属学报

TheChineseJournalofNonferrousMetals

2004年10月Oct.　2004

文章编号:10040609(2004)10169406

Sn2Zn2Cu无铅钎料的组织、润湿性和力学性能

谢海平,于大全,马海涛,王　来

(大连理工大学材料工程系,大连116024)

①

润湿性能和力学性能。Cu的加入使得Sn29Zn钎料中针状富摘　要:研究了(Sn29Zn)2xCu无铅钎料的微观组织、

Zn相逐渐转变为Cu2Zn化合物,当Cu含量为8%时,Cu6Sn5相生成。Sn2Zn2Cu合金熔点随着Cu含量增加而升高,

同时润湿性随Cu的加入得到显著改善。使用中性活性松香钎剂,钎料与Cu箔钎焊时的润湿角显著减小。Sn29Zn的润湿角为120°,而(Sn29Zn)210Cu的润湿角为54°。这是由于Cu的加入降低了Zn的活性,减少了Zn在钎料表面氧化,降低了液态钎料表面张力,使得钎料能获得较好的润湿性。合金在2%Cu时获得较高的强度,随着Cu含量的增加,Cu2Zn化合物相对增多,抗拉强度有所下降;而合金的塑性随着Cu的加入迅速下降。

关键词:无铅钎料;Sn2Zn2Cu;微观组织;润湿性;抗拉强度

中图分类号:TG425.1:properties

ofZn2Culeadfreesolder

XIEHai2ping,YUDa2quan,MAhai2tao,WANGLai

(DepartmentofMaterialsEngineering,DalianUniversityofTechnology,Dalian116024,China)Abstract:Themicrostructures,wettabilityandmechanicalpropertiesof(Sn29Zn)2xCuleadfreesolderswereinvestigated.The

additionofCuelementleadstheneedleZnrichphasetotransformintoCu2ZncompoundsandwhenCuis8%,Cu6Sn5phasee2merges.ThemeltingpointincreaseswithincreasingCucontent;whilethewettingpropertiesisimproveddramatically.WhenthesolderreflowsonCusubstrate,thewettingangledecreasesgreatlyusingmildlyactiverosin(RMA)flux.ThewettingangleofSn29Znis120°;whilethatof(Sn29Zn)210Cuis54°.TheimprovementonwettabilityisduetotheadditionofCuwhichdecreasestheactivityofZnandrefrainstheoxidationofZnatomsatthesurfaceofliquidsolder.Betterwettingbehaviorisgottenbecauseofthelowersurfacetensionofliquidsolder.AndthesoldersgetthehighertensilestrengthwhenCucontentis2%.WithmoreCuaddi2tion,moreCu2ZncompoundsformationdeterioratesthesolderstrengthandtheductilitydecreasesgreatlywithCuaddition.

Keywords:leadfreesolder;Sn2Zn2Cu;microstructure;wettability;tensilestrength

　　传统锡铅(SnPb)焊料的应用已有千年的历史,

是目前电子封装互连的主要材料。但是铅及其化合物属于有毒物质,给人类生活环境和安全带来较大的危害。自美国的反铅议案HR25374(美国国会)、S22637和S2391(美国参议院)提出以来,全世界各种组织、科研机构和公司纷纷推出系列禁用提案、试验评估和环保产品。2003年2月13日,欧盟公布了《报废电子电气指令》和《关于在电子电气设备中

①基金项目:大连市科委计划资助项目(大科计发[2001]145)

禁止使用某些有害物质指令》,规定2006年7月1日后投放市场的电气和电子设备不得含有包括铅等在内的6种有害物质。在环保要求、市场需求等因素的约束和推动下,电子封装的无铅化成为学术界和工业界的重大科学技术前沿课题与系统工程问题3]。

目前人们研究开发的无铅钎料大多以Sn为基,

收稿日期:20040219;修订日期:20040529

作者简介:谢海平(1980),男,硕士研究生.通讯作者:王　来,教授;电话:04114707636;E2mail:wangl@dlut.edu.cn