《元素对SnCu无铅焊料能的影响毕业设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《元素对SnCu无铅焊料能的影响毕业设计（65页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、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规定不断增强，由于老式的锡铅焊料会对环境和人类身体健康导致危害，因此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，并且综合性能良好，成为老式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，设计焊料合金成分派比，熔炼试样，制备金相试样，并进行金相组织观测和性能测试，涉及显微硬度、熔化特性以及XRD物相分析和电子探针成分分析。通过度析以上实验成果探究不同Ni元素的添加对Sn-Cu系无铅焊料显微组织
2、、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可以成功地克制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，有助于焊接；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。核心词：无铅焊料，Sn-0.7Cu，显微硬度，焊接性能AbstractThe econom
3、ic 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 lead-free solder is not only inexpensi
4、ve, 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 element to Sn-0.7Cu lead-free solder
5、, 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 addition,we should carry on the XRD p
6、hase 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. The conclusions are as follow:（1） 、The
7、 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 amount of Ni.（3） 、By adding Ni to Sn-
8、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, Sn-0.7Cu,micro-hardness, welding poin
9、t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呈现状21.3Sn-Cu系无铅焊料的重要性能分析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系无铅焊料的优缺陷分析61.4.1无铅焊料对性能的规定61.4.2 Sn-Cu系无铅焊料的长处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-
10、Cu系无铅焊料性能的影响81.6本文研究重要内容和目的82 实验设计与过程92.1实验准备工作92.1.1实验指引思想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实验环节112.3.1合金成分的拟定与药物的称量配比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 实验成果分析与讨论173.1 实验成果分析173.1.1金相显微组织分析173.1.2 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
11、化特性分析233.2 实验问题与讨论244 结论26参照文献27致 谢29附 录301绪论1.1Sn-Cu系无铅焊料课题的提出1.1.1无铅焊料简介 老式锡铅焊料是电子封装中重要材料，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，因此老式的无铅焊料终将被绿色环保的新型焊料所替代无铅焊料。无铅焊料是锡与其她金属，如铜、铋、锌、银等金属的合金在共晶点浮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，无铅焊料应当在熔化特性、机械性能和物理性能等方面
12、与锡铅共晶合金相近，并且应当材料充足，成本合理，可以在既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。重要有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 系无铅钎料是近几年发展起来的一种新型合金系统，起重要成分为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
13、、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，有但愿成为替代锡铅钎料的重要合金系。然而Sn-Cu系无铅焊料有其局限性之处，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，此外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引。1.2 Sn-Cu系无铅焊料课题研究背景
14、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后来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。 此外，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
15、-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构造，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呈现状 无铅锡焊技术的建立是近代锡焊技术进步的一种重要里程碑。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。在电子工业中一方面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、中国等纷纷开发研究第二代高性价比无铅焊料。日本日秀公司开发了锡铜合金(99.3%Sn,0.7%Cu)的第二代无铅焊料，美国阿尔发公司开发了以锡银铜合金（99%Sn,0.3%Ag,0.7%Cu）的第二代无铅焊料。目前已经广泛应用于波峰焊接。近年来上海华庆公司开发的锡铜无铅焊料 NP02S07 和锡银铜 NP02S-0307，由于添加了专门研制的微量元素，具有较好的抗氧化性和润湿性，因此也获得了大量的应用3。无铅焊接的全面导入需要解决诸多问题，特别是无铅焊料的产业化。某些重要的电子产品生产国家，在无铅焊接的研究中有积极的行动。日本的无铅化焊接进程最快，美国也在加速无铅化焊接技术的开发与应用。国际锡研
