快速凝固Sn-Ag-Cu钎料的钎焊工艺研究开题报告

全文总字数：4463字

1. 研究目的与意义（文献综述）

自从人类进入21世纪，越来越多的电子产品开始普及。与此同时，电子产品中那些现在为人们所了解并且广泛应用的含铅元器件对环境和人类自身造成了大量伤害。为了保护环境和人类自身的可持续发展，我国通过了《电子信息产品污染防治管理办法》，限制并禁止包括铅在内的六种有害物质的使用。因此，研究出一种无铅钎料来替代含铅钎料成为近年来的研究方向。

目前研究的无铅钎料主要有sn-ag、sn-ag-cu、sn-zn、sn-cu、sn-bi等，其中sn-ag-cu系钎料被不少人认为是替代sn-pb钎料最有希望的一类合金。但是，对于电子产品来说，钎料自身性能并不是全部。在电子封装中，由于电子产品对周围环境比较敏感，封装产品的可靠性的重要性可以与其机械性能相当。随着环境的变化，组件材料会产生微小的应力变形，进而很有可能会导致整个电子产品的失效。因此组件中焊点的可靠性是电子产品稳定工作的前提。

虽然在众多无铅钎料中的sn-ag-cu系钎料是传统锡铅钎料的最佳替代品，但是sn-ag-cu焊点也有其自身的缺点，如抗跌落性能差、润湿性较差和抗冲击性较差等。故需要在其材料本身或制备工艺上进行改良。首先，有不少研究人员通过添加合金元素（bi、ni、mn、co、ce等）或一些纳米颗粒来进一步改善sn-ag-cu钎料的性能，并且取得了一些进展。然后是制备工艺上的改良。经快速凝固技术制备的钎料与常规制备的钎料相比，具有合金化程度高、化学成分均匀、熔点较低、流动性好、润湿性好等优点。快速凝固技术于90年代得到快速发展，而且在一些工业领域得到了较为广泛的应用，成为提高传统材料性能和研发新型高性能材料的重要手段。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

1、阅读文献，了解国内外相关进展，了解选题与社会等方面的关系，了解钎料合金的熔炼、浇铸技术，熟悉快速凝固钎料薄带的制备装置；

2、以SAC305合金为研究对象，采用快速凝固技术制备SAC305钎料薄带；

3、研究SAC305焊料的钎焊工艺，研究钎焊温度和钎焊时间对焊点界面显微组织结构及微区成分的影响并对其进行表征。

2.2 研究目标

1、掌握快速凝固SAC305钎料薄带的制备方法；

2、掌握快速凝固SAC305钎料焊点界面的物相、显微组织结构及微区成分的表征方法；

2.3 技术方案

1、制备SAC305钎料薄带；

2、采用钎焊的方法，获得在250℃下焊接时间分别为5s、10s、20s和30s的样品；

3、通过金相、XRD、OM、EPMA、EDS等测试方法，对样品焊点显微组织及界面IMC厚度进行分析。

技术路线如图1所示。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4-6周：按照设计方案，制备快速凝固sac305钎料薄带。

第7-11周：采用xrd、om、epma、eds等测试技术对钎料钎焊界面的物相、显微组织结构及微区成分进行测试分析。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] tu x, yi d, wu j, et al. influence of ceaddition on sn-3.0ag-0.5cu solder joints: thermal behavior, microstructure andmechanical properties[j]. journal of alloys compounds, 2017, 698: 317-328.

[2] el-daly a a, el-taher a m, gouda s.development of new multicomponent sn-ag-cu-bi lead-free solders for low-costcommercial electronic assembly[j]. journal of alloys and compounds, 2015, 627: 268-275.

[3] wei j, jing h y, han y d, et al. effects ofgraphene nanosheets on interfacial reaction of sn-ag-cu solder joints[j].journal of alloys compounds, 2015, 650: 475-481.