【正文】 rties including microhardness, melting addition,we should carry on the XRD phase analysis and electron probe microanalysis. By analyzing the results of the above experiment to recognize the influence on different Ni to SnCu leadfree solder. Including the microstructure, hardness, melting characteristics of the SnCu leadfree solder. The conclusions are as follow: （ 1） 、 The emerge of （ ） 6Sn5 by adding Ni to alloy reduced the split of the Cu6Sn5 which makes anization more pure. （ 2） 、 The microstructure has significant changes by adding Ni to alloy. The content of（ ） 6Sn5 has a upward trend with adding the amount of Ni. （ 3） 、 By adding Ni to alloy. The melt point increased a little，山東科技大學學士學位論文 Abstract 4 but melting range is smaller which is good for welding。通過分析以上實驗結果探究不同 Ni 元素的添加對 SnCu 系無鉛焊料顯微組織、硬度、熔化特性等的影響，得到結論如下： （ 1）、 合金中添加 Ni 元素 后 ， 產(chǎn)生的（ ） 6Sn5 可以成功 地 抑制 SnCu 系無鉛焊料中 Cu6Sn5金屬間化合物中的龜裂， 使得組織更加均勻 。 本文旨在研究添加不同 Ni 元素對 SnCu 系無鉛焊料性能的影響，在 無鉛焊料中添加不同含量的 Ni 元素，設計焊料 合金 成分配比，熔煉試樣，制備金相試樣 ，并 進行金相組織觀察和性能測試，包括顯微硬度、熔化特性以及 XRD 物相分析 和電子探針成分分析。 （ 3）、 合金中添加 Ni 后， 焊料合金熔點略有上升，但 是熔程較小，有利于焊接；焊料合 硬度先下降再升高 ， 其中 合金的硬度最低。 無鉛焊料是錫與其他金屬，如銅、鉍、鋅、銀等金屬的合金在共晶點出現(xiàn)的共熔現(xiàn)象而制成的焊料，來充當錫鉛共晶焊料的替代材料，無鉛焊料應該在熔化特性、機械性能和物理性能等方面與錫鉛共晶合金相近，并且應該材料充足，成本合理 ， 能夠在現(xiàn)有設備和工藝條件下進行生產(chǎn)應用 [1]。 山東科技大學學士學位論文 緒論 2 然而 SnCu 系無鉛焊料有其不足之處，如由于 Cu 的存在使得其熔化溫度較高，在實際生產(chǎn)應用中會產(chǎn)生相應的問題，另外 Sn 基的無鉛焊料中和接合界面的 Cu6Sn5 金屬間化合物非常脆，往往產(chǎn)生許多微細的龜裂或者裂紋。 另外， 由于 Cu6Sn5金屬間化合物的熱穩(wěn)定性相對較差，極易發(fā)生粗化，因而 SnCu 焊料的強度和塑性都相對較低 。在電子工業(yè)中首先形成了一股綠色革命的 潮流，而無鉛錫焊技術就是這一潮流的重要標志之一?，F(xiàn)在已經(jīng)廣泛應用于波峰焊接。日本的無鉛化焊接進程最快，美國也在加速無鉛化焊接技術的開發(fā)與應用。在焊膏中主要采用 和 共晶和近共晶合金系；波峰焊采用 共晶合金系；手工焊接采用 合金系 [4]。 Ni 元素比 Cu 熔點較高，但 Ni 元素的添加使得組織更均勻和穩(wěn)定，從另一方面改善了熔化特性，而且 Ni 元素的添加對 SnCu 系無鉛焊料焊接特性影響明顯，因而選擇添加 Ni 元素也有研究意義。 Lin 和 Zhang 等人以 1 循環(huán) /h 的頻率 ， 在 0~100e 及 40~125e 進行熱疲勞循環(huán)試驗 ， 結果發(fā)現(xiàn) ， SnCu 焊料的熱疲勞破壞都發(fā)生在焊料中 [5]。 潤濕性能 在無鉛焊料的開發(fā)與選擇中 ， 潤濕性表征著 焊料 /基板的界面相互作用，因此 定量表征的潤濕性質是十分重要的數(shù)據(jù) .研究表明，幾種主要無鉛焊料潤濕能力： SnPbSnAgCuSnAgSnCu[7]。m1) Ag **25 w2348 Cu **25 w2348 Ni **25 助焊劑：w2348 山東科技大學學士學位論文 緒論 6 焊接性 焊接過程中，熔融的 SnCu 焊料與被焊 Cu 基體在界面處首先進行元素間的擴散，焊料中的 Sn 元素向 Cu 內(nèi)擴散，而 Cu 由 Cu 基體向焊料中擴散，并在界面發(fā)生冶金反應，行成金屬間化合物層，金屬間化合物層的形成是保證焊料和被焊母材實現(xiàn)良好連接的重要前提。 (1) 熔點要低。因此 , 焊料應具有足夠低的電阻值 , 以避免電子組裝件上有限的電壓 /電流在焊點部件上的損耗。良好的潤濕鋪展性是形成良好焊點的前提條件 , 且直接決定焊 點可靠性的好與壞。 （ 2） Cu 是電子工業(yè)中的主要焊接對象， 由于 Sn中溶入了少量的 Cu，可大大抑制焊料在工作時對 PCB 焊盤上 Cu 層和 Cu 引腳的浸蝕，傳統(tǒng)的SnPb 焊料中，長期的 Cu 浸蝕會導致焊料熔點升高、潤濕性下降、力學性能惡化， 焊料中由于已經(jīng)存在少量的 Cu，可以抑制 Cu 在熔融錫液中的浸蝕速度，因此可以顯著提高 焊料的穩(wěn)定性。 研究表明，在 系合金中添加微量的合金元素可以改善其組織構成，從而改良 SnCu 系無鉛釬料存在 的系列問題，使得綜合性能得到提升。 本文研究主要內(nèi)容和目的 本課題研究的目的是對當前最具實用化趨勢的 無鉛焊料作進一步深入研究。 山東科技大學學士學位論文 實驗 設計與過程 9 2 實驗設計與過程 實驗準備工作 實驗指導思想 實驗的主要目的是選擇 共晶合金作為焊料的基礎成分，添加不同質量分數(shù)的 Ni 元素，研究對焊料顯微組織、顯微硬度、熔化特性、物相及合金成分等的影響。山東科技大學學士學位論文 實驗 設計與過程 10 其中 。 實驗材料與儀器 實驗材料 實驗所用的 材料 如表 所示： 表 實驗用藥品成分 藥品 密度 熔點 純度 Sn 粒 Kg/dm3 ℃ % Cu 片 ℃ % Ni 粉 Na Cl 粉末 801℃ % KCL 粉末 770℃ % 此外所用腐蝕液為 4%的硝酸酒精腐蝕溶液。并放于試樣袋中并做好標號。 將約占坩堝體積三分之一的氯化鈉和氯化鉀按 1:1混合均勻，放入坩堝中隨爐進行升溫到 1000℃，保溫 20分鐘左右。在取出合金的過程中應當小心注意，山東科技大學學士學位論文 實驗 設計與過程 12 以防止弄壞坩堝，使之破裂。 第一步：接通電源，設定的溫度為 125℃ ，加熱器開始加熱，當加熱到125℃ 并穩(wěn)定時將需要 鑲嵌的試樣放在下模上，逆時針轉動手輪，使下模下降至極限位置。 鑲嵌 完畢后待金相試樣冷卻后對其進行打磨、拋光、腐蝕處理。 拋光后用清水清洗，用熱風機吹干，再用 5%硝酸酒精溶液 進行腐蝕 ，待試樣表面改變顏色后用清水沖洗，并在表面滴上酒精用吹風機吹干 。保存照片等待分析。 晶體可被用作 X 光的光柵，這些很大數(shù)目的原子或離子 /分子所產(chǎn)生的 相干散射 將會發(fā)生 光的干涉 作用 ， 從而影響 散射的 X 射線的強度增強或減弱， 由于大量原子 散射波的疊加，互相干涉而產(chǎn)生最大強度的光束稱為 X 射線的衍射線。 電子探針（ Electronmicroprobeanalysis） 利用經(jīng)過 加速 和聚焦的極窄的電子束為 探針 ，激發(fā)試樣中某一微小區(qū)域，使其發(fā)出特征 X 射線，測定該 X 射線的波長和強度，即可對該微區(qū)的元素作定性或 定量分析 。旋轉 試驗力變換手輪時，應小心緩慢地進行，防止過快產(chǎn)生沖擊。眼睛接近測微目鏡觀察。 第六步：如果想觀察試塊或試樣上的較大視場范圍，可將物鏡壓頭轉換手柄逆時針轉至主體前方，此時，光學系統(tǒng)總放大倍率為 100X，處于觀察狀態(tài)。 第八步：按下操作面板上的 [START]鍵，此時加試驗力， [LOADING] LED 指示燈亮。 第十一步：先將測微目鏡右邊的鼓輪 順時針旋轉，使目鏡內(nèi)觀察到的兩刻線相近移動。 第十三步：當右側鼓輪轉動時， LCD 屏上 D1 后的數(shù)字閃爍，表示結果還未輸入，當結果輸入后就不再閃爍，光標轉入 D2。如果本次測量結果不滿意，可重復進行測量或按 [SPECI]、 [RESET]復位鍵重新進行試驗。當試樣在加熱過程中由于熱效應與參比物之間出現(xiàn)溫差Δ T 時，通過差熱放大電路和差動熱量補償放大器，使流入補償電熱絲的電流發(fā)生變化，當試樣吸熱時，補償放大器使試樣一邊的電流立即增大；反之，當試樣放熱時則使參比物一邊的電流增大，直到兩邊熱量平衡，溫差Δ T 消失為止。 圖 （ b）為 合金的金相顯微組織 圖 。由圖可知， 隨著 Ni 含量的增加，（ ） 6Sn5 含量的增加更好地抑制了 Cu6Sn5的龜裂， 共晶組織 (Cu6Sn5/Sn)也隨之增多，且更加均勻，明亮組織面積增大，形貌更均勻 。 XRD 物相分析 圖 XRD圖譜 圖 為 的 XRD 圖譜， 由圖 可知 ，合金的主要相是 Sn基體相和共 晶組織（ Cu6Sn5/Sn） ， 另外還形成了（ ） 6Sn5 金屬間化合物 。由合金 能譜 圖可知 ，其中大部分元素為 Sn和 Cu， Sn元素含量最多Cu 含量較少 。 圖 合金能譜圖中， 氧元素的存在可能是因為一部分合金被空氣氧化， 而 Cr 元素的存在 則 是因為 拋 光布上殘留的拋光劑 中含 Cr。 造成 其 合金試樣顯微硬度變化的 原因 如下： 首先， Ni 元素的添加使得 SnCu 無鉛焊料硬度下降。 DSC 熔化特性分析 圖 DSC曲線 山東科技大學學士學位論文 實驗結果分析與討論 24 圖 為 焊料合金的熔化特性曲線圖。 此外， 由圖 可以看出， 焊料 合金的熔程較小 （ 225℃238℃ ） ，有利于合金的液態(tài)流動性， 可知 Ni 元素的添加 使得 SnCu 無鉛焊料的 焊接性 能 更優(yōu)。所以磨制時，要用很細的水砂紙，并且把握力度，盡量輕。 （ 5）、由于時間和實驗條件有限，在進行 DSC、 XRD、 AMPA 分析時，并沒有對比合金，所以只對一組試樣進行了性能分析，這樣就使得研究的結論欠缺對比，不夠理想。本文探討了 Ni 元素的加入對 SnCu 系無鉛焊料的顯微組織、顯微硬度、熔化特性、熔點的影響并測試了其物相和成分組成進而對 SnCu 系無鉛焊料有了進一步的認識。 （ 3）、 合金中添加 Ni 后， 焊料合金熔點略有上升，但是熔程較小，有利于焊接；焊料合 硬度先下降再升高 ， 其中 合金的硬度最低。我選擇了以無鉛焊料為課題的研究方向，既符合我的研究興趣，有與具體技術的研究有關，我相信這篇論文有一定的現(xiàn)實意義。在此表示衷心的感謝 ! 其次，我要感謝在山東科技大學材料學院各位任課老師，他們不辭勞苦得教育我們材料學知識，帶領我們認識材料科學技術并指導我們走向實踐，在這三年來學到的專業(yè)知識和實踐經(jīng)驗絕對是我一生享用不盡的財富。C/cm. 山東科技大學學士學位論文 附錄 32 Both In and Pb move in the direction of the thermal gradient, that is, from hot to the cold. Huang et al. investigated thermomigration of Sn Pb solder alloy at an estimated temperature gradient of 10001