白海龙 ,顾 鑫 ,赵玲彦 ,严继康 ,郭胜惠

(1.云南锡业锡材有限公司,云南 昆明 650217;2.昆明理工大学 材料科学与工程学院,云南 昆明 650093;3.昆明理工大学 冶金与能源工程学院,云南 昆明 650093)

SnBi 系列的润湿性和抗拉强度优于传统有铅焊料[1-3],但是Bi 金属自身质脆,且易偏析长大于焊点界面层附近[4-5];通常焊接面中的焊料基体与界面都会因为电迁移、跌落、冲击等因素而发生断裂[6-9]。这些问题的出现可以归结为两点:组织易过度生长和焊料合金凝固时形核率较低。Bai 等[10]发现在Sn38Bi中加入Ag 元素能有效抑制Bi 相在界面IMC 层附近偏析。Yan 等[11]在Sn38Bi0.7Ag 中加入Sb 元素后,焊料润湿性略微降低,力学性能提升。Hu 等[12]通过EDS 测试发现SnBi/Cu 焊点中的Ag 纳米颗粒会偏聚在IMC 中,形成一层“Cu-Ag”层,阻碍Bi 原子迁移到IMC 处。Ma 等[13]通过SEM 观察到Sn58Bi 合金中两个Bi 相组织间有石墨烯纳米片(GNSs)连接,这对于合金载荷均匀分布有利。Li 等[14]在SnBi 系合金中添加了Cu6Sn5纳米颗粒,发现复合焊料合金的抗拉强度低于未添加的焊料合金。而Shen 等[15-16]添加Al2O3纳米颗粒、Cu 纳米颗粒和Ni 纳米颗粒到SnBi系合金中,研究发现这三种纳米颗粒对抑制扩散的机理几乎是一致的:提高形核率、降低焊料组织晶粒表面能、阻碍晶界扩散。所以,添加Ag 元素虽然能有效解决SnBi 系焊料可靠性低的问题,但是成本较高;Sb2SnO5作为一种导电性优良的材料,其纳米颗粒既能显著提高焊料可靠性,成本上又低于Ag。本文拟添加质量分数为0.1%的Sb2SnO5纳米颗粒到SBA 焊料中,探究Sb2SnO5纳米颗粒对SBA 焊料的力学性能和熔化特性的影响,制备具有优良力学性能和可靠性的复合SBA 焊料(SBA-0.1%Sb2SnO5)。……