Sn-Pb焊点金脆失效行为研究进展评述

第58卷第4期 2021年4月微鈉电子技术Micronanoelectronic TechnologyVol. 58 No.4April 2021〇〇1(X 1325〇/j_ cnki_ w n d z_ 2021.04. 013%加工、測量与设备,SnBi基焊点在热作用下的可靠性和失效分析徐衡1，陈旭S罗登俊2，颜炎洪、李守委、徐罕3(1.中国电子科技集团公司第五十八研究所，江苏无锡214072;2.苏州优诺电子材料科技有限公司，江苏苏州215152;3.无锡中微高科电子有限公司，江苏无锡214072)摘要：基于电子封装技术不断趋于3D结构发展，SnBi基焊料合金以其低熔点、低成本和良好的 润湿性被用作新一代封装焊料材料，但器件工作过程中的热和电循环作用会影响其互连焊点的可 靠性。

用SnBi57AgCuCo和SnBi45 AgCuNi焊料合金将球柵阵列焊球和印刷电路板回流形成SnBi基焊点，通过微观组织表征与失效模式分析研究等温时效和温度循环对SnB i基焊点可靠性 的影响。

结果表明，在100 °C时效500 h后，SnBi基焊点微观组织中的B i元素向焊点两端发生 明显的聚集生长，形成粗大的块状B i相组织，且金属间化合物（IMC)的厚度明显增加。

Cu3Sn 和Cu6Sn5*同组成焊点的IMC层，其厚度增加主要是由于Cu3S n的形成。

经过温度循环后在 焊点微观组织中也发现B i元素的扩散生长和IMC厚度的增加，但在1 000次循环后IMC厚度不 再明显增加。

对互连焊点断裂失效模式分析发现，B i元素扩散和IM C厚度增加的初期释放了焊点应力，焊点强度增加。

随着温度循环的继续，形成的脆性B i相和较厚的IM C降低了烊点强 度。

关键词：焊料合金；温度循环；等温时效；微观组织；金属间化合物（IMC)中图分类号：TG425. 1; TN306 文献标识码：A文章编号：1671-4776 (2021) 04-0365-06Reliability and Failure Analysis of SnBi-BasedSolder Joints Under Thermal EffectXu Heng1,Chen Xu1 ,Luo Dengjun2,Yan Yanhong1 ,Li Shouwei1 ,Xu Han3(1. The58,h Research In stitu te, China Electronics Technology Group Corporation , W u xi214072. C hina;2. Suzhou Eunoiv C om pany L im ited »Suzhou215152* China ;3. W uxi Zhong Wei H igh-T ech ElectronicsCo.»L td.♦W u xi214072, C hina)Abstract ：As electronic packaging technology continuously tends to the development of3D struc­ture,the SnBi-based solder alloys are used as a new generation of packaging materials for the low melting point,low cost and good wettability.But the reliability of interconnect solder joints is af­fected by the thermal and electrical cycle during the device operation.SnBi57AgCuCo and SnBi45AgCuNi solder alloys were used to reflow ball grid array solder balls and printed circuit boards to form SnBi-based solder joints.The effects of isothermal aging and temperature cycling on the reliability of SnBi-based solder joints were studied by microstructure characterization and收稿日期：2020-10-14E-mail：******************365微纳电子技术failure mod e analysis. The results show that the Bi element in the SnBi-based solder joints microstructure obviously aggregates and grows to both sides of the solder joints after aging a t 100 °C for 500 h, leading to the formation of bulk Bi phase structure and significant increase of the thickness of intermetallic compound (IMC). Besides, the I M C layer of the solder joints i s composed of C u3Sn and C u6Sn5, and the increase of the thickness i s mainly due to the formation of C u3Sn. The diffusion growth of Bi element and the increase of the I M C thickness are found i n the microstructure of solder joints after temperature cycle, but the thickness increase of the I M C i s no longer significant after 1 000 cycles. By analyzing the fracture failure mode of the intercon­nect solder joints, i t i s found that the stresses of the solder joints are released at the preliminary stage of the Bi element diffusion and I M C thickness increase, and the strengths of the solder joints increase. However, as the temperature cycle continues, the formed brittle Bi phase and thicker I M C reduce the strengths of the solder joints.Key words：solder alloy；temperature cycle；isothermal aging；microstructure；intermetallic compound (IMC)E E A C C：0170N〇引言随着封装技术不断趋于3D方向发展，封装 工艺涉及到多道焊接，对封装工艺温度梯度要求极其严苛，传统Sn-A g和Sn-P b焊料合金熔点温度髙，较高的工艺温度（>210 °C)会增加前道焊接过程的冶金反应，促进金属间化合物（IMC)的生长，应用于后道焊接时会对其可靠性埋下隐患。

焊点可靠性之焊点寿命改善提高SMT焊点可靠性的方法主要有以下四种：(1) 研制开发新型基板材料以减小陶瓷芯片载体与树脂基板之间的热膨胀系数差。

研究主要集中于印刷电路板材料，已经研制开发了42%Ni-Fe合金(CTE=5ppm/o C)、Cu-因瓦合金-Cu复合材料板(CTE=2.8～13ppm/o C)等新型基板材料，效果较好[41]。

但是由于新型材料制作工艺复杂、价格昂贵，其实用性受到很大限制，90年代起极少有此类研究见于文献。

(2) 提高软钎料合金自身的力学性能，向Sn-Pb共晶合金基体中加入微量合金元素以实现合金强化。

由于实际生产中需综合考虑成本、工艺性等多方面问题，对Sn-Pb基钎料合金而言，这方面的工作较少，主要是添加Ag[42]。

朱颖博士开发了Sn-Pb-RE系列钎料合金，不仅提高表面组装焊点热循环寿命2-3倍，而且在成本和工艺性方面均有很好的应用前景[43]。

近年来，随着环境保护呼声的日益提高，开发无铅钎料(Lead-Free Solder)成为了软钎焊材料研究的热点，HP公司的Glazer对此作了很好的综述[44]，焦点在于新型无铅钎料合金在保证润湿性的前提下，其熔点要与现有工艺条件匹配且其力学性能要优于Sn-Pb共晶合金。

(3) 焊点形态优化设计。

作为承受载荷的结构件，不同的焊点形态将导致焊点内部不同的热应力-应变分布，从而导致不同的焊点热疲劳性能。

焊点形态优化设计包括两方面的内容：一是焊点形态预测，即在钎料量、焊点高度、焊盘几何、软钎焊规范等工艺参数确定的条件下，借助于焊点成型的数学物理模型计算出焊点的最终形态。

近年来提出了多种基于能量最小原理的焊点形态预测模型[45-47]。

二是优化设计，即何种焊点形态才具有最优的热疲劳性能。

优化判据的确定是一个涉及到焊点失效机制的理论问题，目前还远没有—1 —解决，现有的优化设计工作的优化判据均是不同形态焊点的热疲劳寿命试验数据[48]。

Sn-Bi系无铅焊料可靠性的研究进展摘要：电子封装产业的无铅化是国民经济发展的重要方向，本文根据近年来无铅焊料的新发展趋势，着重叙述了Sn-Bi系无铅焊料的研究进展，阐述了Sn-Bi系无铅焊料的优缺点，以及合金化对其性能的改良情况。

最后展望了无铅焊料的发展趋势和新的发展思路。

关键词：Sn-Bi焊料；无铅；可靠性；脆性1 前言传统电子行业中，Sn-Pb焊料以其优异的物理冶金性能，广泛应用于电子封装领域。

然而Sn-Pb焊料中主要金属元素铅是有毒重金属，美国和欧盟均相继通过立法对含铅电子产品逐步禁止使用Sn-Pb焊料。

针对这一趋势，各主要工业国相继开展了无铅钎料的研制，目前商业化最成功的无铅焊料为SAC305（典型成分：96.5%Sn/3.0%Ag/0.5%Cu）和其同系列焊料。

三元Sn-Ag-Cu焊料降低了Sn-Ag焊料的高成本，也增加了焊料在铜基板上的润湿性，是电子封装行业里最受欢迎的无铅钎料。

当前，无铅焊料的研发主要目标是在性能、成本上完全替代Sn-Pb焊料，除前文叙述的Sn-Ag-Cu合金外，Sn-Zn、Sn-Cu、Sn-Ag二元合金及其衍生多元合金的性能均不如Sn-Pb合金，尤其是在焊料温度方面[1]，Sn-Pb合金的共晶温度点约为183oC，而Sn-Ag系、Sn-Cu系、Sn-Zn系合金的共晶温度分别约为221oC、227oC和198oC，均高于Sn-Pb合金，这给电子封装可靠性带来了十分不利的影响。

Sn-Bi合金以其低熔点（139oC）广泛应用于温度敏感器件、防雷等设备的封装，尤其在多层基板封装工艺上更加适合回流工艺。

此外，Sn-Bi系合金的抗热疲劳性能及抗蠕变性好、润湿性好，且Bi能够降低或阻碍Sn合金中的锡须生长，极大地增加了电子封装的应用可靠性[2]。

但同时，Sn-Bi系合金的缺点也很明显：脆性高、延展性差、机械加工性能差。

合金化成为了克服Sn-Bi系合金缺点的主要手段。

2 Ag、Cu添加对Sn-Bi合金的影响。

Sn-Sb-Cu-Ni焊料和焊点在低温条件下组织和性能研究陈海燕;曾键波;谢羽;路美秀;牛艳;李霞【摘要】为保证Sn-Sb-Cu-Ni合金及焊点在低温环境下使用可靠性,将SnSb 4.5CuNi合金焊料和焊点在25,-10,-20,-60℃恒温环境中进行储存565天后,考察了不同温度下SnSb 4.5CuNi合金微观组织形貌、物相、密度、电导率、抗拉强度和塑性的变化,通过纳米压痕法测量SnSb 4.5CuNi/Cu焊点界面过渡层Cu6Sn5金属间化合物(IMC)的硬度和弹性模量,对焊接接头进行抗拉强度、剪切强度和低周疲劳测试.结果表明:合金主要由SbSn和β-Sn组成,低温处理565天后合金组织形貌逐渐转变为树枝状组织,焊料合金的密度和电导率均随温度降低而升高,表明经低温储存后合金没有发生灰锡转变,但脆性SbSn相析出量的增多和枝晶组织致使铸态合金的拉伸强度降低,增加了合金脆断风险;随着温度的下降,焊接界面IMC层的弹性模量和硬度增大,焊件拉伸破坏模式从焊料内部转为IMC层,断口越趋平整,焊件的抗拉强度、抗剪强度下降,呈现了低温脆性断裂的倾向.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2015(043)011【总页数】8页(P57-64)【关键词】无铅焊料;显微组织;低温脆性;纳米压痕测试;低周疲劳【作者】陈海燕;曾键波;谢羽;路美秀;牛艳;李霞【作者单位】广东工业大学材料与能源学院,广州510006;广东工业大学材料与能源学院,广州510006;广州帝特电子科技有限公司,广州510545;广东外语外贸大学思科信息学院,广州510006;广东工业大学材料与能源学院,广州510006;广东石油化工学院化工与环境工程学院,广东茂名525000【正文语种】中文【中图分类】TG425.2无铅焊料SnSbCuNi系合金为一种新开发的钎料，在钎焊过程中具有优良的润湿性，焊接接头的抗拉强度和抗剪强度较大，含Sb元素3%～6%的范围内，合金的熔点随Sb含量的增多而上升，熔点为234.5～238.0℃，常温下SnSbCuNi合金具有稳定的物理特性和优良的力学性能，可广泛应用于双面电路板SMT组装时二次回流焊工艺[1-3]。

改善系无铅钎料力学性能的研究进展闫丽静,黄永强,纪海涛,张艳华（广东科技学院机电工程学院，广东东莞523083）摘要：电子产品微型化、集成化、绿色化促进了无铅钎料的发展。

Sn-Bi系钎料以其优良的综合性能成为近年来比较有发展潜力的低温无铅钎料之一，但是Sn-Bi系钎料中Bi的脆性在很大程度上限制了其应用。

综述了Ag、Cu、Zn、Sb、Ni、稀土元素以及冷却方式和温度对Sn-Bi系钎料力学性能的影响及机理，并展望了改善Sn-Bi系钎料力学性能的研究方向。

关键词：Sn-Bi系钎料；合金元素；力学性能中图分类号：TG425文献标志码：C文章编号：1001-2303（2020）02-0041-04 DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2020.02.08本文参考文献引用格式：闫丽静，黄永强，纪海涛，等.改善Sn-Bi系无铅钎料力学性能的研究进展[J].电焊机，2020，50（2）：41-44.收稿日期:2019-12-07基金项目:东莞市社会科技发展（一般）资助项目（20185071541102）；2016年广东科技学院重点项目（GKY-2016KYZD-2）；2019年度广东科技学院大学生创新创业训练计划项目作者简介:闫丽静（1980—），女，硕士，副教授，主要从事无铅钎料性能的研究。

E-mail：82229023@。

0前言近年来，随着新型电子元器件向着微型化、薄型化、集成化和绿色环保方向发展，要求封装基板和印刷电路板越来越薄，为了避免回流处理时过度加热而损害较薄印刷电路板，低温焊接技术受到业界越来越广泛的关注。

为此，电子封装中连接器件与基底间的钎料就需要具有较低的钎焊温度。

Sn-Bi系合金钎料具有熔点低、润湿性好、力学强度高、价格低廉等优点[1-2]，特别是Sn-58Bi共晶钎料熔点只有139℃，低于目前主流无铅钎料Sn-Ag-Cu熔点近80℃，已在低温焊接工艺和发光二极管（LED）等无铅电子产品组装焊接中得到广泛应用。

小型化、高密度微波组件微组装技术及其应用（023）摘要：微组装技术是实现电子整机小型化、轻量化、高性能和高可靠的关键工艺技术。

本文详细介绍了微波多芯片组件及技术、三维立体组装技术和系统及组装技术及其研究进展，概述了微波组件微组装技术在新一代雷达和通讯系统中的主要应用。

关键词：微波组件；微组装技术；微博多芯片组件；三维立体组装；系统级组装引言现代军、民用电子装备，尤其是机载、舰载、星载和车载等雷达和通讯系统，正在向小型化、轻量化、高工作频率、多功能、高可靠和低成本等方向发展，对组装和互联技术提出了越来越高的要求。

随着相控阵体制在雷达和通讯等电子整机中的广泛应用，需要研制生产大量小型化、高密度、多功能微波组件。

微组装技术是实现装备小型化、轻量化、高密度三维互连结构、宽工作频带、高工作频率和高可靠性等目标的重要技术途径。

从组装技术的发展的规律来看，组装密度没提高10%，电路模块的体积可减少40-50%，重量减少20-30%。

微组装技术对减小微波组件的体积和重量，满足现代电子武器装备小型化、轻量化、数字化、低功耗的要求具有重要的意义。

微组装技术在航空、航天和船舶等平台的电子装备上得到了越来越广泛的应用。

微波组件组装技术经历了从分立电路、到混合微波集成电路（HMIC）、到单片微波集成电路（MMIC）、到微波多芯片模块（MMIC）、再到三维立体组装微波组件和系统级组装的发展过程。

目前，小型化、高密度、三维结构、多功能微波组件微组装技术已成为国内外研究和应用的热点。

本文详细介绍微波多芯片组件技术，三维立体组装技术和系统级组装技术等微组装技术的最新研究进展，并简要介绍微波组件微组装技术在新一代雷达和通讯等系统中的主要应用。

1 微波多芯片组件（MMCM技术）MMCM技术是在HMIC技术上发展起来的新一代微波电路封装和互连技术，它是在采用多层微波电路互连板的基础上，将多个MMIC芯片，专用集成电路（ASIC）芯片和其他元器件高密度组装在微波电路互连基板上，形成高密度、高可靠和多功能的微波电路组件。

焊点的质量与可靠性李民（信息产业部电子第二研究所，山西太原030024）摘要：主要介绍了Sn-Pb合金焊接点发生失效的各种表现形式，探讨发生的各种原因及如保在工艺上进行改进以改善焊点的可靠性，提高产品的质量。

关键词：焊点；失效；质量；可靠性中图分类号：TN406 文献标识码：B 文章编号：1001-3474（2000）02-0070-04 Quality and Reliability of Solder JointLi Min(Electronics Second Research Institute of Ministry Industry , Yaiyuan030024, China)Abstract: All kinds of failures in solder joint are introduced, whose causes are studied. How to improve joint’s quality and reliability is also studied.Key words : Solder joint; Failure; Quality; ReliabilityDocument Code: B Artocle ID:1001-3474(2000)02-0070-04电子产品的“轻、薄、短、小”化对元器件的微型化和组装密度提出了更高的要求。

在这样的要求下，如何保证焊点质量是一个重要的问题。

焊点作为焊接的直接结果，它的质量与可靠性决定了电子产品的质量。

也就是说，在生产过程中，组装的质量最终表现为焊接的质量。

目前，在电子行业中，虽然无铅焊料的研究取得很大进展，在世界范围内已开始推广应用，而且环保问题也受到人们的广泛关注，但是由于诸多的原因，采用Sn-Pb焊料合金的软钎焊技术现在仍然是电子电路的主要连接技术。

文中将就Sn-Pb焊料合金的焊点质量和可靠性问题进行较全面的介绍。

《SAC305-SnxBi混装焊点在热循环载荷下的组织演化与力学损伤》篇一一、引言随着现代电子产品的快速发展，SAC305和SnxBi等焊料在微电子组装中得到了广泛应用。

焊点作为连接电子元件的关键部分，其性能直接关系到整个电路的可靠性。

在热循环载荷下，焊点的组织演化与力学损伤成为研究的重要课题。

本文将探讨SAC305-SnxBi混装焊点在热循环载荷下的组织演变及力学损伤的机理和影响。

二、SAC305与SnxBi焊料的基本特性SAC305焊料是一种以锡（Sn）为基础，添加银（Ag）和铜（Cu）的合金焊料，具有优异的导电性、可焊性和抗疲劳性。

而SnxBi焊料则是在锡中添加铋（Bi）元素，常用于微电子封装和连接。

这两种焊料因其良好的工艺性能和物理性能在电子工业中广泛应用。

三、热循环载荷下的组织演化在热循环载荷下，SAC305-SnxBi混装焊点的组织会发生明显的演化。

首先，焊点在加热过程中会发生熔化、再结晶等过程，导致晶粒的长大和相的转变。

在冷却过程中，焊点会形成新的相和结构，这些变化会影响焊点的力学性能和可靠性。

此外，由于SAC305和SnxBi的成分差异，它们的组织演化也会有所不同。

四、力学损伤机理及影响因素在热循环载荷下，SAC305-SnxBi混装焊点会产生力学损伤。

损伤的主要形式包括裂纹、断裂和塑性变形等。

这些损伤主要由热应力、相变应力和机械应力等引起。

其中，热应力是导致损伤的主要原因之一，由于焊点在加热和冷却过程中的温度梯度，产生热膨胀和收缩的不一致，导致内部应力增加。

此外，相变应力和机械应力也会对焊点的力学性能产生影响。

影响力学损伤的因素包括焊料的成分、焊点的结构、基板的材料和热循环的参数等。

不同成分的焊料在热循环过程中的组织演化不同，从而影响其力学性能。

焊点的结构也会影响其承受热应力的能力。

基板的材料对焊点的热膨胀系数和应力分布也有重要影响。

此外，热循环的参数如温度范围、循环次数等也会影响力学损伤的程度。

焊点可靠性研究总结（先艺电子科技）1、Sn能Au反应，生成IMC脆性组织，对焊点强度不利，Sn含量越多度Au的侵蚀越严重2、Sn能与Ag形成针状IMC脆性组织3、Sn-Pb对Au、Ag均有侵蚀作用，所以可靠性应用场合不适宜用Sn-Pb焊料焊接Au层、Ag层4、富Pb化合物的润湿性差，如果焊头中出现富Pb层，则焊接强度会大大降低5、通常镀金或镀银，将Au、Ag层机械打磨，然后使用Sn-Pb焊料焊接，焊接效果好，焊接接头强度高6、无铅焊料，Sn仍是主要成分，仍然存在蚀Au、蚀Ag现象，存在质量隐患。

7、焊料与最外层的焊接性最重要，其次是与次外层的润湿性。

8、如果液相能与母材相互作用，则可以很好地润湿母材（相互溶解、形成化合物）9、Sn 基无铅钎料与Ni 基板钎焊时，Ni 原子能快速扩散进入钎料中与Sn 反应形成Ni-Sn IMC层，从而达到焊接的效果。

Ni/Au-Sn/Ni焊点在330 ℃钎焊时形成良好的层状ζ-(Au，Ni)5Sn+δ-(Au，Ni)Sn共晶组织；钎焊时，Au-Sn/Ni界面产生薄而平直的(Ni，Au)3Sn2金属间化合物(IMC) 层和针状(Ni，Au)3Sn2化合物；随着钎焊时间继续延长，(Ni，Au)3Sn2 IMC 层厚度明显增加，针状(Ni，Au)3Sn2化合物异常长大。

10、在焊接界面上，我们一般会有一层薄的金层（<50密耳）用来防止基层金属的氧化，并且在焊接时会被焊料去除。

含铟合金容易形成一种金铟金属间化合物，Au/In 金属间化合物很脆，对焊接质量非常不利。

所以我们建议在使用含铟合金时使用较薄的金层，一般来说10密耳或者以下。

11、含银的焊料SnAg，易于与镀层含银的端面接合，含金、含铟的合金焊料易于与镀层含金的端面接合。

12、合金选择应当基于材料强度等物理属性要求，并考虑适用的焊接温度以及成品的工作温度。

一般的选择原则是选择一种熔点超过成品工作温度至少50℃的材料。

无铅焊点失效模式及可靠性影响因素研究作者：黄蓉聂磊文昌俊余军星来源：《电子世界》2012年第05期【摘要】传统的铅锡焊料中，铅及其化合物会给人类健康及环境带来严重危害，因此无铅焊料的研究与应用成为近年来的热点问题。

由于焊料从有铅向无铅的转变，同时工艺参数随之调整，给焊点的可靠性带来了不可忽视的影响。

本文从无铅焊点的可靠性出发，分析了焊点的几种主要失效模式，并从设计、焊料的选择以及工艺参数等方面分析了影响无铅焊点可靠性的因素，将无铅焊点所存在的新的可靠新问题进行了归纳与讨论。

【关键词】无铅焊点；失效模式；可靠性1.前言传统的铅锡焊料在电子工业中广泛使用了十几年，业界对其物理冶金性能、力学性能、制造工艺及对焊点可靠性的影响已进行了长期研究，积累了相对丰富的经验[1]。

由于铅及铅化合物属剧毒物质，长期使用含铅焊料会给人类健康和生活环境带来严重的危害[2]，世界各国如欧盟、美国和日本等纷纷立法禁止或限制铅的工业应用，因此无铅焊料的研发非常重要。

目前，随着微电子器件中互连密度的提高，焊点自身的尺寸以及相互之间的间距都在急剧缩减，导致焊点有效互连面积以及机械支撑与电气互连通路尺寸都极其有限，产品可靠性的问题也日益突出，无铅焊点的可靠性也越来越受到重视。

本文叙述了无铅焊点的几种主要失效模式以及影响焊点可靠性的主要因素。

2.焊点的失效模式要提高焊点的可靠性，对失效模式的研究是必不可少的。

只有对失效产品进行分析，找出失效模式，分析其失效原因，这样才能更好的纠正产品在焊接存在的问题，并进一步改进设计工艺、结构参数等；其次焊点的失效模式对于循环寿命的预测也非常重要，是建立数学模型的基础[3]。

下面对经常出现的三种失效模式进行简单的阐述。

2.1 焊接工艺引起的失效焊接工艺引起的失效主要是由于焊接中的一些不利因素及不适当清洗（如过度的超声波清洗）导致的。

例如SMT（Surface Mounted Technology，表面组装技术）焊点的失效主要来自于生产组装过程和服役过程两方面。

Sn-B i-Sb 无铅焊料微观结构及性能王大勇,顾小龙(浙江省冶金研究院亚通焊材有限公司,浙江 杭州 310021)摘 要:研究了Sn-(1.3~1.5)B i-(0.4~0.6)Sb 无铅焊料的制备工艺和微观组织,并测试了钎料的相关物理、力学性能,阐述了焊料的力学性能与微观结构特征间的关系。

试验测试结果表明:该焊料具有较高的强度和塑性,具有良好的润湿铺展性和机械加工性能。

焊料微观结构由(Sn)、B (SbSn)第二相和(B i)所构成,其抗拉强度为55.4MPa ,延伸率为35.9%,扩展率为80.6%,熔点为226.9e ~234.4e 。

关键词:无铅焊料;制备工艺;微观组织;力学性能中图分类号:TN 604 文献标识码:A 文章编号:1001-3474(2010)01-0016-04M icrostructure and Properties of Sn -Bi -Sb Lead -free Sol derW ANG Da -yong ,GU X iao -long(Zhejiang A sia General Sol d ering&BrazingM aterial CO .,LTD of ZhejiangM etall u rgical R esearch Institute ,Hangzhou 310021,Chi n a)Abst ract :The research explores the m anu fact u ring process ,m icrostructures ,m echan ica l and physica l properties of Sn-(1.3~1.5)B i-(0.4~0.6)Sb so lder ,and ana l y ses the re lation bet w een m echan ica l properties and m icrostructures of the so l d er .The results sho w s that the so lder has h i g h strength and duc-ti b ility ,good w ettab ility and m anufacturi n g property .Its m icrostructure consists o f(Sn),B (SbSn)and (B i).And the so l d er has the tensile streng t h of 55.4M pa ,the elongation o f 35.9%,the spread rate o f 80.6%,and the m elti n g po i n t o f 226.9e ~234.4e .K ey w ords :Lead-free so l d er ;Process ;M icrostructure ;M echan ical pr opertiesDocu m ent Code :A A rticle ID :1001-3474(2010)01-0016-04铅对人类身体健康和生态系统的危害均较大,正是由于铅的危害性,人们越来越关注铅的污染问题,提出重视环保,提倡绿色制造,这已是电子行业的大势所趋[1,2]。

《SAC305-SnxBi混装焊点在热循环载荷下的组织演化与力学损伤》篇一一、引言随着现代电子产品的快速发展，SAC305和SnxBi等焊料在微电子组装中得到了广泛应用。

焊点作为连接电子元件的关键部分，其性能直接影响整个设备的可靠性和稳定性。

尤其是在面对热循环载荷的复杂环境中，焊点的组织演变与力学损伤成为研究的关键课题。

本文将详细研究SAC305-SnxBi混装焊点在热循环载荷下的组织演化及力学损伤现象。

二、材料与方法本文使用的焊料为SAC305与SnxBi混装焊料。

首先对两种焊料进行物理与化学性质的描述，随后采用高分辨率扫描电子显微镜（SEM）进行组织结构观察，并结合能量色散X射线光谱（EDX）进行成分分析。

通过模拟实际使用中的热循环环境，对焊点进行热循环试验，以研究其组织演化与力学损伤过程。

三、组织演化在热循环过程中，SAC305-SnxBi混装焊点的组织结构发生显著变化。

焊点内部的金属间化合物在热应力作用下出现形变和重新排列，焊点的微观结构也随之改变。

经过长时间的热循环后，焊点中会形成明显的晶粒长大和相变现象，这可能导致焊点的机械性能下降。

四、力学损伤在热循环载荷下，SAC305-SnxBi混装焊点会受到显著的力学损伤。

由于热膨胀系数的不匹配，焊点内部产生应力集中现象，导致裂纹的产生和扩展。

此外，焊点中的空洞、夹杂物等缺陷也会加速力学损伤的过程。

随着热循环次数的增加，这些损伤逐渐累积并扩展，最终可能导致焊点的断裂和失效。

五、影响因素与改善措施影响SAC305-SnxBi混装焊点在热循环载荷下组织演化和力学损伤的因素包括焊料成分、热循环条件、焊点设计等。

针对这些问题，本文提出以下改善措施：1. 优化焊料成分：通过调整SAC305与SnxBi的比例，改善焊点的热膨胀系数和机械性能，提高其抵抗热循环载荷的能力。

2. 改进焊点设计：合理设计焊点的尺寸和形状，减少应力集中现象，提高焊点的抗裂纹能力。

《SAC305-SnxBi混装焊点在热循环载荷下的组织演化与力学损伤》篇一一、引言随着现代电子工业的飞速发展，焊点技术已成为电子封装中不可或缺的环节。

SAC305-SnxBi混装焊点作为当前常用的焊接材料，在各种热循环载荷下，其组织结构和力学损伤情况成为了研究的重要课题。

本文将探讨SAC305-SnxBi混装焊点在热循环载荷下的组织演化与力学损伤机制，以期为相关领域的研究和应用提供理论支持。

二、SAC305-SnxBi混装焊点概述SAC305-SnxBi混装焊点是一种以Sn为基础，添加少量Bi和Ag的焊料合金。

其具有良好的焊接性能、较高的熔点和良好的耐热性，因此在电子封装领域得到了广泛应用。

本文以SAC305-SnxBi混装焊点为研究对象，分析其在热循环载荷下的组织演变和力学损伤。

三、组织演化研究在热循环载荷下，SAC305-SnxBi混装焊点的组织结构会发生明显的变化。

首先，焊点内部的晶粒会随着温度的升高而逐渐长大，导致晶界变得模糊。

同时，在多次热循环过程中，晶粒的形态也会发生变化，由原先的规则形态逐渐演变为不规则形态。

此外，由于焊接过程中存在的应力作用，焊点内部还会出现微裂纹和孔洞等缺陷。

这些缺陷的存在会严重影响焊点的力学性能和可靠性。

四、力学损伤分析在热循环载荷作用下，SAC305-SnxBi混装焊点将面临严重的力学损伤问题。

首先，由于焊点内部组织的演化，其机械强度会逐渐降低，导致在外部应力的作用下出现裂纹和断裂等损伤。

此外，焊点内部存在的微裂纹和孔洞等缺陷也会在热循环过程中扩展和连接，形成更大的损伤区域。

这些损伤将严重影响焊点的可靠性和使用寿命。

五、影响因素与改善措施影响SAC305-SnxBi混装焊点在热循环载荷下组织演化和力学损伤的因素众多。

首先，焊接工艺参数对焊点的组织结构和性能具有重要影响。

合理的焊接工艺参数可以降低焊点内部的残余应力和缺陷数量，从而提高其可靠性和使用寿命。

此外，焊点的尺寸和形状也会对其在热循环载荷下的性能产生影响。

《SAC305-SnxBi混装焊点在热循环载荷下的组织演化与力学损伤》篇一一、引言随着现代电子设备的快速发展，SAC305-SnxBi混装焊点在微电子组装中扮演着至关重要的角色。

这些焊点因其优异的电气性能和机械强度，被广泛应用于各种高要求的电子设备中。

然而，在经历多次热循环载荷后，焊点的组织结构和力学性能会发生变化，这可能对设备的长期稳定性和可靠性产生重要影响。

因此，研究SAC305-SnxBi混装焊点在热循环载荷下的组织演化与力学损伤具有重要的理论和实践意义。

二、SAC305-SnxBi混装焊点概述SAC305是一种以锡（Sn）为基础的焊料合金，具有优良的电气性能和良好的焊接工艺性。

SnxBi混装焊点则是在SAC305基础上加入了少量的铋（Bi）元素，以提高其熔点和改善焊接性能。

这种焊点在微电子组装中得到了广泛应用。

三、热循环载荷下的组织演化在热循环载荷的作用下，SAC305-SnxBi混装焊点的组织结构会发生明显的变化。

随着温度的反复升降，焊点的晶粒尺寸会逐渐增大，晶界会变得更加模糊，晶格参数也会发生改变。

这些变化导致焊点的机械性能逐渐下降，使其更易受到外力的影响。

四、力学损伤的分析在热循环载荷的持续作用下，SAC305-SnxBi混装焊点可能会出现各种力学损伤。

如焊点的微观结构发生破裂、剥离等形式的失效。

这些力学损伤的产生不仅会影响焊点的机械性能，还会进一步影响到电子设备的长期稳定性和可靠性。

此外，这种力学损伤往往是一个累积的过程，因此需要通过合理的措施进行预防和控制。

五、影响组织演化和力学损伤的因素影响SAC305-SnxBi混装焊点在热循环载荷下组织演化和力学损伤的因素众多。

首先，温度的波动范围和频率对焊点的组织演化和力学损伤有着显著的影响。

其次，焊点的尺寸和形状也会对其性能产生影响。

此外，焊接工艺、材料的选择等因素也会对焊点的性能产生影响。

因此，为了减小这些因素的影响，需要在设计、材料选择和工艺控制等方面进行综合的考虑和优化。

Sn-15%Pb合金电脉冲孕育处理效果时间相关性研究王静松;于文涛;唐培新;刘波;曹立军;薛庆国【期刊名称】《北京科技大学学报》【年(卷),期】2007(0)S1【摘要】采用Sn-15%Pb合金作为实验材料,在保持熔体过热90℃的条件下,对其进行不同时间的电脉冲孕育处理.利用金相组织观察和热分析等手段来评价电脉冲孕育处理对合金凝固组织和凝固过程的影响.结果表明:经电脉冲孕育处理后,Sn-15%Pb合金凝固组织发生了明显的变化,凝固组织中的富Sn初生相形态从树枝晶转变为颗粒状;与凝固组织的变化相对应,合金的凝固过程也发生了明显的改变,初生相形核的最低温度有较大幅度的提高;但随着电脉冲处理时间的延长,凝固组织中粒状晶的数量总体呈现出"少-多-少-多"的周期性变化规律;与之相对应,初生相形核温度的变化也随电脉冲孕育处理时间的延长呈现出周期性.【总页数】4页(P150-153)【关键词】Sn-Pb合金;电脉冲孕育处理;凝固组织;处理时间;冷却曲线【作者】王静松;于文涛;唐培新;刘波;曹立军;薛庆国【作者单位】北京科技大学冶金与生态工程学院;河北省首钢迁安钢铁有限责任公司【正文语种】中文【中图分类】TG113.12【相关文献】1.电脉冲孕育处理对Al-15Mg2Si-1Cu合金组织和性能的影响 [J], 王邵鹏;王冰;唐立丹;周小平;梁策2.电脉冲孕育处理对Al-5%Cu合金液态结构的影响 [J], 王建中;齐锦刚;赵作福;郭洪生;赵涛3.高硅铝合金的电脉冲孕育处理与液-固相关性 [J], 何力佳;王建中;齐锦刚;张震斌;苍大强4.电脉冲孕育处理对Al-5％Cu合金液态结构的影响 [J], 王建中;齐锦刚;赵作福;郭洪生;赵涛;5.电脉冲孕育处理Al-22Si合金衰退性的研究 [J], 何力佳;王建中;齐锦刚;苍大强因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。