《Ni元素对SnCu无铅焊料性能的影响毕业设计论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Ni元素对SnCu无铅焊料性能的影响毕业设计论文（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、山东科技大学学士学位论文 摘要摘 要随着科学技术的迅猛发展，人类对于经济效益和生态环保的要求不断增强，由于传统的锡铅焊料会对环境和人类身体健康造成危害，所以在电子封装产业中无铅焊料的发展势在必行，Sn-Cu系无铅焊料不仅成本低廉，而且综合性能良好，成为传统锡铅焊料的优良替代品，有着很大的研究价值和发展潜力。本文旨在研究添加不同Ni元素对Sn-Cu系无铅焊料性能的影响，在Sn-0.7Cu无铅焊料中添加不同含量的Ni元素，设计焊料合金成分配比，熔炼试样，制备金相试样，并进行金相组织观察和性能测试，包括显微硬度、熔化特性以及XRD物相分析和电子探针成分分析。通过分析以上实验结果探究不同Ni元素的添加
2、对Sn-Cu系无铅焊料显微组织、硬度、熔化特性等的影响，得到结论如下：（1）、Sn-0.7Cu合金中添加Ni元素后，产生的（Cu.Ni）6Sn5可以成功地抑制Sn-Cu系无铅焊料中Cu6Sn5金属间化合物中的龟裂，使得组织更加均匀。（2）、Sn-0.7Cu合金中添加Ni元素后，组织形貌发生了明显的变化。组织中的（Cu.Ni）6Sn5相随着Ni元素含量的增多，逐渐增大且均匀化。（3）、Sn-0.7Cu合金中添加Ni后，焊料合金熔点略有上升，但是熔程较小，有利于焊接；焊料合硬度先下降再升高，其中Sn-0.7Cu-0.6Ni合金的硬度最低。关键词：无铅焊料，Sn-0.7Cu，显微硬度，焊接性能5山东
3、科技大学学士学位论文 AbstractAbstractThe economic and environmental awareness of human beings is growing with the rapid development of science and technology. the traditional tin-lead solder is harm to environment and our health, So lead-free solder is imperative in the electronics packaging industry. Sn-Cu l
4、ead-free solder is not only inexpensive, but also has good properties which may act as an alternative to traditional tin-lead solder.this research has great meaning and development value.This paper aims to study the influence on different Ni to Sn-Cu lead-free solder. We add different content of Ni
5、element to Sn-0.7Cu lead-free solder , by the designing the composition of the solder , using the melting metallographic technology to make the metallographic sample. Then, observe the microstructure and properties of the sample. These properties including micro-hardness, melting characteristics.In
6、addition,we should carry on the XRD phase analysis and electron probe microanalysis. By analyzing the results of the above experiment to recognize the influence on different Ni to Sn-Cu lead-free solder. Including the microstructure, hardness, melting characteristics of the Sn-Cu lead-free solder. T
7、he conclusions are as follow:（1） 、The emerge of （Cu.Ni）6Sn5 by adding Ni to Sn-0.7Cu alloy reduced the split of the Cu6Sn5 which makes organization more pure. （2） 、The microstructure has significant changes by adding Ni to Sn-0.7Cu alloy. The content of（Cu.Ni）6Sn5 has a upward trend with adding the
8、amount of Ni.（3） 、By adding Ni to Sn-0.7Cu alloy. The melt point increased a little，but melting range is smaller which is good for welding; the micro-hardness of the alloy decreased firstly and then increased, the Sn-0.7Cu-0.6Ni alloy possess the minimum micro-hardness. Key words: lead-free solder,
9、Sn-0.7Cu,micro-hardness, welding point山东科技大学学士学位论文 目录目 录1 绪论11.1Sn-Cu系无铅焊料课题的提出11.1.1无铅焊料简介11.1.2Sn-Cu系无铅焊料课题的引出11.2 Sn-Cu系无铅焊料课题研究背景与发展状况21.2.1 Sn-Cu系无铅焊料简介21.2.2Sn-Cu系无铅焊料在国内外的发展现状21.3Sn-Cu系无铅焊料的主要性能分析31.3.1物理性能分析31.3.2机械性能41.3.3热学性能51.3.4润湿性能51.3.5焊接性61.4Sn-Cu系无铅焊料的优缺点分析61.4.1无铅焊料对性能的要求61.4.2 Sn-
10、Cu系无铅焊料的优点71.4.3 Sn-Cu系无铅焊料存在的问题及其解决方案71.5添加Ni元素对Sn-Cu系无铅焊料性能的影响81.6本文研究主要内容和目的82 实验设计与过程92.1实验准备工作92.1.1实验指导思想92.1.2合金成分设计92.2实验材料与仪器102.2.1 实验材料102.2.2 实验仪器102.3实验步骤112.3.1合金成分的确定与药品的称量配比112.3.2合金试样的熔炼112.3.3合金金相试样的制备122.3.4显微组织、物相、成分分析132.3.5显微硬度、熔化特性分析143 实验结果分析与讨论173.1 实验结果分析173.1.1金相显微组织分析173.
11、1.2 XRD物相分析203.1.2 电子探针成分分析203.1.2显微硬度分析223.1.3 DSC熔化特性分析233.2 实验问题与讨论244 结论26参考文献27致 谢29附 录30山东科技大学学士学位论文 绪论1绪论1.1Sn-Cu系无铅焊料课题的提出1.1.1无铅焊料简介 传统锡铅焊料是电子封装中主要材料，其共晶成分为Sn63Pb37，共晶温度为183，与常用PCB的耐热性接近，并且导电性、可焊性良好，价格较低，因而得到广泛应用。然而由于铅及铅的化合物是有毒物质，会给环境和人类身体健康带来危害，所以传统的无铅焊料终将被绿色环保的新型焊料所替代无铅焊料。无铅焊料是锡与其他金属，如铜、铋
12、、锌、银等金属的合金在共晶点出现的共熔现象而制成的焊料，来充当锡铅共晶焊料的替代材料，无铅焊料应该在熔化特性、机械性能和物理性能等方面与锡铅共晶合金相近，并且应该材料充足，成本合理，能够在现有设备和工艺条件下进行生产应用1。1.1.2Sn-Cu系无铅焊料课题的引出 近年来,国内外已研究生产开发了多种锡基无铅焊料，美国专利商标局USPTO 网上专利文献数据库和日本专利局JPO网上专利文献数据库中,锡基无铅焊料的专利已有上百种。主要有Sn-Ag、Sn-Cu、Sn-Bi、Sn-Zn 等二元系；Sn-Ag-Cu、Sn-Ag-Bi、Sn-Zn-Bi、Sn-Zn-Ag 等三元系合金2。其中 Sn-Cu 系
13、无铅钎料是近几年发展起来的一种新型合金系统，起主要成分为Sn和Cu，储量丰富、来源广，成本低，无毒害作用，易生产易回收，并且其熔化特性、机械性能与 Sn-Pb 钎料相近，在钎焊温度对元器件影响较低的波峰焊中已经得到广泛的应用，并在远程通信的电子封装上也得到了一定的应用，有希望成为替代锡铅钎料的重要合金系。然而Sn-Cu系无铅焊料有其不足之处，如由于Cu的存在使得其熔化温度较高，在实际生产应用中会产生相应的问题，另外Sn基的无铅焊料中和接合界面的Cu6Sn5金属间化合物非常脆，往往产生许多微细的龟裂或者裂纹。本文探究其各项性能及其影响因素，并以添加Ni元素为研究对象,通过系列实验来探讨不同Ni元
14、素的添加对Sn-Cu系无铅焊料性能的影响，为Sn-Cu系无铅焊料的实际推广应用提供理论指导。1.2 Sn-Cu系无铅焊料课题研究背景与发展状况1.2.1 Sn-Cu系无铅焊料简介Sn-Cu系无铅焊料的共晶成分为Sn-0.7Cu，共晶温度为227，室温下形成(Sn)和Cu6Sn5共晶组织。由于Sn基焊料与Cu基板的接合界面上形成的Cu6Sn5金属间化合物对焊料接合加工及其以后的接合可靠性影响很大，Sn基的无铅焊料中和接合界面的Cu6Sn5金属间化合物非常脆，往往产生许多微细的龟裂或者裂纹，这种龟裂与由于Cu6Sn5的同素异晶相变态而产生结晶构造变化和发生应力有着密切关系。 另外，由于Cu6Sn5金属间化合物的热稳定性相对较差，极易发生粗化，因而Sn-Cu焊料的强度和塑性都相对较低。Sn-Cu焊料的力学性能和润湿性能都低于Sn-Pb焊料，但可以通过添加微量合金元素和稀土元素等来改善合金的微观结构，进而提高焊料的物理性能和力学性能。1.2.2Sn-Cu系无铅焊料在国内外的发展现状 无铅锡焊技术的建立是近代锡焊技术进步的一个重要里程碑。上世纪末，本世纪初，由于铅对环境的污染，引起人们的广泛关注。在电子工业中首先形成了一股绿色革命的潮流，而无铅锡焊技术就是这一潮流的重要标志之一。从某种意义上说，无铅锡焊技术的建立是由于人类文明进步而产生的。近年来，美国、日本、中国等
