龚留奎, 廖金发, 袁继慧, 李贵河, 陈辉明,2,3

（1.江西理工大学 材料科学与工程学院，江西 赣州 341000；2.江西理工大学 工程研究院，江西 赣州 341000；3.江西省有色金属加工工程技术研究中心，江西 赣州 341000；4.江苏鼎胜新能源材料股份有限公司，江苏 镇江 212141）

焊料被广泛运用于电子元器件和电路的连接，而随着电子元器件向小型化、微型化发展，对焊料及焊接工艺提出了更高的要求[1]。焊接过程中，焊接件对热损伤非常敏感，在电子封装过程中不同材料由于受热膨胀系数不同容易造成失配，焊接温度高也加快了焊料对焊材的侵蚀，造成焊点强度降低或提前失效，降低了焊点的使用寿命[2-5]。Sn58Bi共晶合金熔点仅有139 ℃，且具有较好的润湿性和力学性能、成本低等优势，因而成为替代Sn-Pb焊料的无铅焊料而受到关注，被广泛运用于高频头、防雷元件、柔性板等低温焊接领域[6-9]。但是，由于组织中富Bi相粗大，造成合金延展性差，容易发生脆性断裂[10-11]。富Bi相在焊点界面的金属间化合物（IMC）层分布，焊点力学性能降低[12]。因此，一般在 Sn-Bi合金中添加 Cu，Ag，Ga，Al，Sb，Ni等第三组元元素以改善合金的性能[10, 13-18]。Shen 等[8]发现Cu能细化富Bi相尺寸，减小界面的脆性。Mokhtari等[10]发现In能抑制Bi相的粗化。由于稀土元素添加量少就能明显改善合金的组织、性能，因而被喻为金属的“维生素”。近年来稀土元素在无铅焊料的研究与开发中也被广泛运用。研究表明，添加Ce[19-22]，Pr[23]，Nd[24]，Y[25]，La[26]等稀土元素能改善Sn-Ag-Cu无铅焊料的润湿性、细化合金组织和提高合金的力学性能。Chuang等[20]发现Sn-58Bi中添加0.5%Ce，能细化组织，提升伸长率且抑制晶须的产生，但对不同含量Ce对Sn-58Bi合金的温度、润湿性、剪切强度等的影响未进一步研究。……