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《南昌大学》 2006年
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Sn-9Zn无铅电子焊料及其合金化改性研究

黄惠珍  
【摘要】:由于环境保护法规和微电子高集成化发展的要求,新型无铅电子焊料的研究和开发成为电子和材料界近年的热点之一。当前作为传统电子焊料替代品被推出应用的主流无铅焊料是共晶或近共晶的Sn-Ag-Cu系合金。但共晶Sn-Zn系合金Sn-9Zn因其低廉的成本、较低的熔点和良好的力学性能等明显优点而受到许多研究者的关注,被日本有关机构定为下一代主流的无铅焊料发展目标。但该合金对铜等互连材料的润湿性较差,成为它应用和发展的主要障碍和各国研究攻关的焦点。 在总结评述现有对Sn-9Zn合金的合金化改性研究、分析改性机制的基础上,我们提出了一种新的以非金属组元P和S对Sn-9Zn进行合金化以改善其润湿性的思路,并进行了实验实施,包括相应合金和多种参考合金的熔炼、对铜的润湿铺展实验和对铜的润湿力测量。发现并确认P和S的添加分别都能够显著改善Sn-9Zn熔体对铜表面的润湿性;熔炼中添加量为0.5wt.%时(实际分析成份为0.156wt.%P与0.243wt.%S)改善效果接近最佳,超过现有文献报道的其它各种可行的合金化方案的效果(添加3wt.%Bi的合金润湿性更好,但由于它引入较大的界面脆性而被认为不可行)。实验还显示,S与Bi、Cu联合添加时,它们对润湿性改善效果能在一定程度上相互迭加,而与P联合添加时其改善效果则不能迭加。这表明S、Bi、Cu改善润湿性的作用机制可能相互不同,而与P、S的作用机制可能相同。通过二次离子质谱分析,我们证实P对Sn-Zn熔体确有良好的脱氧作用;通过一系列温度下的粘度分析,我们发现Sn-9Zn熔体的流动性较差,明显低于润湿性良好的Sn-3.5Ag-0.7Cu合金,而P、S、Bi都有提高Sn-9Zn流动性的作用,其程度与它们改善Sn-9Zn熔体润湿性的程度定性一致。因此我们提出:Sn-9Zn合金润湿性较差的原因是其流动性差,而P、S、Bi主要通过提高其流动性改善其润湿性。 我们继而较系统地研究了Sn-9Zn合金及其与铜焊点组织、界面结构与力学
【学位授予单位】:南昌大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TG42

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【引证文献】
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1 李继超;黄福祥;杜长华;陈方;肖祺;;Sn-Zn-Cu-Al无铅钎料的组织及性能分析[J];重庆理工大学学报(自然科学);2012年02期
2 吴敏;;微量铅对Sn-9Zn钎料组织及性能的影响[J];石油化工高等学校学报;2012年01期
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1 魏秀琴;亚共晶Sn-Zn合金无铅电子焊料研究[D];南昌大学;2006年
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【参考文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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7 朱小军;张玮;禹胜林;;免清洗无铅焊膏的SMT生产应用及焊接质量[A];2004中国电子制造技术论坛——电子整机无铅化焊接技术学术研讨会论文集[C];2004年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王亚珍;基于热力耦合的界面摩擦机理的研究[D];华南理工大学;2010年
2 吴春勇;富锌水稻锌营养生理特性的研究[D];浙江大学;2010年
3 起华荣;A356合金熔体调控对流动性的影响机理研究[D];昆明理工大学;2009年
4 王致明;几种合金熔体的不均匀性及其特征研究[D];山东大学;2010年
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6 张静;水平连续铸造Al-Si合金组织及其控制研究[D];山东大学;2011年
7 马丽丽;无卤PCB材料的可靠性研究[D];电子科技大学;2011年
8 燕松山;高温发汗润滑层制备及其功能控制机理研究[D];武汉理工大学;2011年
9 程仁菊;锶影响AZ31和ZK60镁合金铸态组织的基础研究[D];重庆大学;2010年
10 刘立娟;Sn-8Zn-3Bi-X和Sn-3.5Ag-xZn无铅焊料与Cu基板界面反应的研究[D];天津大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 袁力鹏;Sn-Ag-Cu-Sb无铅焊料物理性能研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
2 刘洋;SnAgCuNiBi无铅钎料焊接性能及IMC生长机制[D];哈尔滨理工大学;2010年
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7 刘家麟;Sn-Ag-Zn无铅钎料压入蠕变性能及组织研究[D];西华大学;2011年
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9 丁瑞芳;无铅钎料的液态结构及其物理性质的分子动力学计算[D];大连理工大学;2011年
10 牟余江;红柱石增强铝基复合材料的制备[D];兰州理工大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曹昱,易丹青,王颖,卢斌,杜若昕;Sn-Ag基无铅焊料的研究与发展[J];四川有色金属;2001年03期
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4 陈方;杜长华;黄福祥;杜云飞;;Sn-0.7Cu无铅钎料对铜引线材料的润湿性[J];材料导报;2004年09期
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6 滕新营,闵光辉,刘含莲,石志强,王焕荣,叶以富;液态纯铁1550℃的粘度及表面张力与结构的相关性[J];材料科学与工艺;2001年04期
7 陈国海,黎小燕,耿志挺,马莒生;新型无铅焊料合金Sn-Zn-Ga的研究[J];稀有金属材料与工程;2004年11期
8 郝虎;史耀武;夏志东;雷永平;;等温时效中稀土Er对Sn-3.8Ag-0.7Cu无铅钎料显微组织演化的影响[J];稀有金属材料与工程;2008年11期
9 曾秋莲,王中光,冼爱平,尚建库;无铅焊料Sn-3.8Ag-0.7Cu的低周疲劳行为[J];材料研究学报;2004年01期
10 栗慧;;微量稀土元素对SnAgCu系无铅焊料性能与组织的影响[J];常州工学院学报;2008年04期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 朱奇农;电子封装中表面贴装焊点的可靠性研究[D];中国科学院上海冶金研究所;2000年
2 陈志刚;SnAgCuRE钎焊接头蠕变行为的研究[D];北京工业大学;2003年
3 于大全;电子封装互连无铅钎料及其界面问题研究[D];大连理工大学;2004年
4 周健;低熔点Sn-Zn系无铅焊料研究[D];东南大学;2006年
5 沈骏;Sn-Ag系无铅焊料中金属间化合物的形成与控制[D];天津大学;2005年
6 商延赓;Sn基无铅钎料组织、性能和界面反应行为的研究[D];吉林大学;2007年
7 魏秀琴;亚共晶Sn-Zn合金无铅电子焊料研究[D];南昌大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 丁瑞芳;无铅钎料的液态结构及其物理性质的分子动力学计算[D];大连理工大学;2011年
2 马秀玲;SnAgCu系无铅钎料的研究[D];北京工业大学;2004年
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4 段莉蕾;无铅钎料接头界面化合物层生长及元素扩散行为[D];大连理工大学;2004年
5 柳春雷;部分无铅焊料体系的相平衡及界面反应研究[D];中南大学;2002年
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7 曾毅;Sn-Ag和Sn-Zn系多组元无铅软钎料研究[D];西安理工大学;2005年
8 谢海平;Sn-Zn-Cu无铅钎料研究[D];大连理工大学;2005年
9 吴文云;Sn-Zn系无铅钎料研究[D];吉林大学;2005年
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【二级引证文献】
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1 李继超;黄福祥;杜长华;陈方;肖祺;;Sn-Zn-Cu-Al无铅钎料的组织及性能分析[J];重庆理工大学学报(自然科学);2012年02期
2 艾孜提艾力·阿布力克木;艾尔肯·斯地克;;三价铈离子掺杂氯化钾的光致发光性能[J];功能材料;2012年16期
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中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 杨磊;新型无铅焊料Sn-Sb-Cu-Ni性能的研究[D];广东工业大学;2011年
2 孙立恒;微量Ni、Re对Sn0.7Cu无铅焊料性能的影响[D];西安理工大学;2008年
3 吕娟;Sn-9Zn系无铅焊锡合金的微合金化研究[D];西安理工大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曹昱,易丹青,王颖,卢斌,杜若昕;Sn-Ag基无铅焊料的研究与发展[J];四川有色金属;2001年03期
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7 宋洪伟,郭守仁,卢德忠,徐岩,王玉兰,胡壮麒;磷对IN718合金蠕变性能的影响[J];材料研究学报;1999年05期
8 陈国海,耿志挺,马莒生,张岳;新型无铅焊料合金Sn-Ag-Cu-In-Bi的研究[J];电子元件与材料;2003年04期
9 黄惠珍,魏秀琴,周浪;无铅焊料及其可靠性的研究进展[J];电子元件与材料;2003年04期
10 魏秀琴,黄惠珍,周浪;微合金化对Sn-9Zn基无铅钎料润湿性能的影响[J];电子元件与材料;2003年11期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 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
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6 王慧;薛松柏;陈文学;王俭辛;;Ag,Al,Ga对Sn-9Zn无铅钎料润湿性能的影响[J];焊接学报;2007年08期
7 王慧;薛松柏;陈文学;王俭辛;;不同钎剂对Sn-Zn系无铅钎料润湿特性的影响[J];焊接学报;2009年01期
8 吴秀峰;李桂杰;;无铅焊料在电子装配应用过程中的清洗问题研究[J];军民两用技术与产品;2008年08期
9 王慧;薛松柏;韩宗杰;王俭辛;;Sn-Zn系无铅钎料的研究现状及发展趋势[J];焊接;2007年02期
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1 郭萍;曾明;程利武;;Sn-Zn系无铅焊料抗氧化性和润湿性研究现状[A];2008中国电子制造技术论坛论文集[C];2008年
2 蔡成校;;无铅焊料的现状和初步试用[A];2004中国电子制造技术论坛——电子整机无铅化焊接技术学术研讨会论文集[C];2004年
3 侯正军;陈玉华;;无铅焊料的发展情况[A];2004中国电子制造技术论坛——电子整机无铅化焊接技术学术研讨会论文集[C];2004年
4 马鑫;钱乙余;;第三章 无铅焊料的选择[A];无铅化电子组装技术——2004中国电子制造技术论坛论文集[C];2004年
5 黄占武;来新泉;李志娟;毕明路;;板级无铅焊料和绿色清洗技术的研究[A];2007(第13届)全国电子电镀学术年会暨绿色电子制造技术论坛论文集[C];2007年
6 梁鸿卿;;无铅焊料与导电胶[A];2003中国电子制造技术论坛暨展会暨第七届SMT、SMD技术研讨会论文集[C];2003年
7 康瑛珂;王金燕;杨广彬;张平余;;多孔状聚氯乙烯薄膜的制备及润湿性能研究[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
8 马福民;李文;;不同链长羧酸调控金属表面润湿性能的研究[A];中国化学会第28届学术年会第12分会场摘要集[C];2012年
9 吴念祖;吴坚;;试论我国近代锡焊技术(材料)进步五十年——兼论第二代无铅焊料研制与应用[A];2011中国电子制造与封装技术年会论文集[C];2011年
10 张建纲;戴志锋;黄继华;裴新军;;含稀土Sn-Zn-Bi系无铅钎料研究[A];第十一次全国焊接会议论文集(第1册)[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
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4 本报记者 陈刘锋;勤耕不辍为科研[N];山西经济日报;2002年
5 苗昆;一滴农药就能发挥覆盖和防治作用[N];中国环境报;2008年
6 吕永奎;永诚公司高猛钢大型锤头填补国内空白[N];中国建材报;2006年
7 记者  李倩;无铅化:RoHS指令的最大门槛?[N];中国电子报;2006年
8 吕楠;聚碳酸酯合金化研究趋热[N];中国化工报;2003年
9 寇茜;无铅大势不可逆转 焊接企业如何应对[N];中国工业报;2006年
10 记者  诸玲珍 卓尔;电子制造企业离无铅化还有多远[N];中国电子报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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7 刘平;颗粒增强Sn3.8Ag0.7Cu复合无铅焊料的研究[D];天津大学;2009年
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9 王慧;微合金化对Sn-9Zn无铅钎料钎焊性能影响及润湿机理研究[D];南京航空航天大学;2010年
10 常俊玲;功率器件无铅焊料焊接层可靠性研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2005年
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3 许志刚;Fe-Cu-Al合金的组织与性能研究[D];广西大学;2005年
4 胡艳军;B2-NiAl基本力学性质合金化效应计算[D];湖南大学;2005年
5 王素环;钬改性AZ91镁合金组织和性能的研究[D];吉林大学;2006年
6 路焱;含镍量及热处理对QT400-18L低温冲击韧性的影响[D];内蒙古工业大学;2007年
7 刘延祥;GaInAsSb/GaSb PIN红外探测器及工艺的研究[D];湖南大学;2005年
8 李玉中;低碳球铁的表面处理[D];昆明理工大学;2006年
9 廖锟;Sn、Ca合金化对ZA62镁合金显微组织和力学性能的影响[D];湖南大学;2006年
10 陈晓东;转炉合金最小成本控制模型[D];江苏大学;2002年
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