【正文】 C/cm, are applied to SnAgCu solder joints without any current flow. In other words, samples in our experiment are solely subjected to high temperature gradients but not to electrical current. The microstructural changes and growth [IMC]on both sides of the solder joint are observed using scanning electron microscope [SEM] equipped with electron dispersive Xray [EDX]. The hardness properties are measured using nanoindentation method. 2 Experimental Setup The leadfree solder alloy used in this study is mercially available and the position by weight is % Sn, % Ag, and % Cu [SAC 405]. The solder ball joins two copper plates with dimensions of 19 mm by 38 mm and mm thick. The copper plates are polished to a mirrorlike finish to remove any possible oxidation. The plate is then covered with solder mask except at locations where the solder joints are reflowed. Two 1mm thick glass plates are used as spacers to maintain the gap between the copper plates. The spacer also helps maintain a consistent solder joint height. The solder joints are reflowed using the Joint Electron Device Engineering Council [JEDEC] reflow Profile. 山東科技大學學士學位論文 附錄 33 Four samples are sandwiched between a lower Al block in contact with a hot plate and an upper Al block in contact with a thermoelectric cooler, as shown in Fig. 1. Every contact surface is coated with thermal grease to maximize heat transfer. The open area between plates and between blocks is insulated to minimize effects from heat radiation and circulating heat flow. The hot side and cold side temperatures are maintained close to 160176。 謝謝！ 山東科技大學學士學位論文 附錄 30 附 錄 1 外文文獻原文 Influence of Thermomigration on LeadFree Solder Joint Mechanical Properties Electronic Packaging Laboratory, University at Buffalo, SUNY, Buffalo, NY 14260 ABSTRACT Thermomigration experiments were conducted to study the change in mechanical properties of –4Ag– (SAC405) leadfree solder joint under high temperature gradients. This paper presents some observations on samples that were subjected to 1000176。 從論文的選題、開題、資料搜集、每項實驗過程到的最終完成，李老師都給予我悉心的指導和大力的支持。綠色無鉛電子焊料的研究與應用進展 [J]。 （ 2）、 合金中添加 Ni 元素 后，組織形貌發(fā)生了明顯的變化。加上電子探針取點和線分析有局限，所以在電子探針點分析時，并未發(fā)現(xiàn) Ni 元素，并不能說明不含有 Ni 的化合物，要結合 XRD 物相分析才比較明顯。 （ 4）、據(jù)目前研究，參考文獻并未指出無鉛焊料合金固定的腐蝕液。 （ 2）、由于 Sn 元素等金屬活潑性較高，在熔煉時應注意防止氧化， 應在試樣上面放入覆蓋劑 ,以按 1:1 混合均勻 NaCl： KCl 鹽座位覆蓋劑。 由圖 可知， 焊料合金的 熔化開始溫度約為 225℃， 熔化 結束溫度約為 238℃ ，而 合金的熔點為 227℃ 。其次，由于 Ni 在 Sn、 Cu 中溶解度有限，超過一定限度后就 程富態(tài)顆粒狀析出， Ni 的析出又使得合金的硬度較之 上升。 由圖 可以看出 ，隨著 Ni 含量的增加，合金的顯微硬度先逐漸 降低，到第四組 （ ） 時降到最低， 然后隨著 Ni 含量增加合金硬度又隨之上升。 盡管如此， 仍可以看出 合金能譜圖 與 合金的元素組 成是相 一致 的。 由此可知 , SnCu 系釬料的高溫保持性能和熱疲勞性要差一些 ，然而添加了 Ni 元素后，合金 組織中形成的（ ） 6Sn5金屬間化合物能夠抑制 Cu6Sn5的分裂， 提高共晶組織 （ Cu6Sn5/Sn） 的熱穩(wěn)定性，從而 使焊料性能更加穩(wěn)定 [11]。 由于 Ni 在 Sn、 Cu 中的溶解度有限，隨 Ni 含量增加，（ ）6Sn5 組織達到上限，不再變化 ，對共晶組織的影響也不再變化， 所以 和 組織形態(tài)相近 。由于 Ni含量很少， （ ） 6Sn5組織形貌 并不十分明顯。 山東科技大學學士學位論文 實驗結果分析與討論 17 3 實驗結果分析與討論 實驗結果分析 金相顯微組織分析 實驗所得的金相顯微組織照片如圖 (a) (b) 100?mm 100?mm 山東科技大學學士學位論文 實驗結果分析與討論 18 (c) (d) (e) 200?m 200?m 200?mm 200?mm 200?mm 山東科技大學學士學位論文 實驗結果分析與討論 19 (f) 圖 SnCu合金金相組織圖片 圖 （ a）為 合金的金相顯微組織 圖 。 分別記錄下每次測試的硬度值，等待分析。此時 LCD 屏 HV 硬度值 就同時顯示。 第十二步：轉(zhuǎn)動左側鼓輪使鼓輪左邊刻線對準壓痕一角，再轉(zhuǎn)動右側鼓輪，兩刻線分離，使右側刻線對準壓痕另一角。在 LED 未滅前，不要轉(zhuǎn)動壓頭測量轉(zhuǎn)換手柄，否則會影響壓痕測量精度，甚至損壞儀器。 第七步：將轉(zhuǎn)換手柄逆時針轉(zhuǎn)動，使壓頭主軸處于主體前方，此時壓頭頂尖與聚焦好的平面之間間隙約為 ～ 。 第五步：如果在目鏡中觀察到 的成像呈模糊狀或一半清晰一半模糊，山東科技大學學士學位論文 實驗 設計與過程 15 則說明光源中心偏離系統(tǒng)光路中心，需調(diào)節(jié)燈泡的中心位置。 第三步：轉(zhuǎn)動物鏡、壓頭轉(zhuǎn)換手柄，使 40X 物鏡處于主體前方位置。記錄各次分析結果，等待進一步分析。如果 滿足衍射條件，可應用布拉格公式：2dsinθ=nλ 應用已知 波長 的 X 射線來測量 θ 角，從而計算出晶面間距 d，這是用于 X山東科技大學學士學位論文 實驗 設計與過程 14 射線結構分 析；另一個是應用已知 d 的晶體來測量 θ 角，從而計算出特征 X射線的波長，進而可在已有資料查出試樣中所含的元素。 本實驗的角度為 20~100176。 顯微組織、物相、成分分析 （一）、金相顯微組織分析 在金相顯微鏡下對制備好的金相試樣 進行金相觀察，金相顯微鏡主要用于鑒定和分析金屬內(nèi)部結構組織 。 打磨完，對試樣進行拋光， 目的是消除細磨時的細微磨痕，使磨面成光亮無疵的鏡面，拋光質(zhì)量將直接影響到金相檢驗的結果。 第三步：試樣成型后，逆時針轉(zhuǎn)動手輪使下模下降，松開八角旋鈕和蓋板，再順時針轉(zhuǎn)動手輪，便可以頂出試樣。將熔煉得到的焊料合金進行切割，大小合適以便于鑲嵌。 在 1000℃左右的溫度下繼續(xù)保溫一小時左右，并每隔 20分鐘將熔融藥品攪拌均勻，保證合金成分均勻。 Sn的熔點是 ℃， Ni的熔點是1453℃， Cu的熔點是 ℃。確定每組試樣的 總質(zhì)量為 20g，計算得各成分的質(zhì)量。確定每組試樣的總質(zhì)量為 20g，計算得各成分的質(zhì)量。 合金成分設計 表 為實驗所 用合金配比質(zhì)量 表 實驗所用合金配比質(zhì)量（ %） 編號 Sn Cu Ni 1 0 2 3 4 5 6 1 綜合考慮無鉛焊料的熔點、潤濕性、可靠性、成本等因素，選擇 共晶合金作為焊料的基礎成分，添加不同質(zhì)量分數(shù)的 Ni元素，研究對焊料熔點、微觀組織、硬度等的影響。 在 無鉛焊料 中 添加不同含量的 Ni 元素，通過設計焊料成分配比，試樣熔煉 ， 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。根據(jù)采用同步加速器輻射光的 X 射線衍射實驗，含 Ni 的（ ） 6Sn5高溫相可以使結晶構造穩(wěn)定化。因此，合金釬料波峰焊時的抗氧化性能受到人們的廣泛關注；同時，隨著電子產(chǎn)品向小型化、輕量化和多功能化發(fā)展， SnCu 合金的可靠性已成為微電子連接用釬料研究的熱點之一。顯然 SnCu 系無鉛焊料滿足一般無鉛焊料必須具備的無害作用，而且其各項性能都能滿足錫鉛焊料的要求。焊點的另一個重要作用就是機械連接 , 電子產(chǎn)品在實際使用過程中會使一些電子元器件不斷處于冷熱交替狀態(tài) , 因此 , 熱疲勞性能和蠕變性能是焊料合金中較為重要的指標。 (2) 電氣性能要好。經(jīng)研究表明， SnCu 系無鉛焊料中添加微量的合金 元素可以成功的抑制SnCu 系無鉛焊料與 Cu 基板的接合界面上形成的 Cu6Sn5 金屬間化合物中的龜裂，提高焊點可靠性， Ni 元素可以使得 Ni 的（ ） 6Sn5 高溫相可以使結晶構造穩(wěn)定化，從而提升 SnCu 系無鉛焊料的焊接性能 [9]。表 為 SnCu 合金焊料的潤濕性質(zhì) [8]。 山東科技大學學士學位論文 緒論 5 熱學性能 具有比 Sn37Pb 更高的比熱 ， 這使對同樣的元件發(fā)熱 ， SnCu焊點蓄熱比 Sn37Pb 大 ， 但溫度要高； 高的導熱系數(shù)和散熱系數(shù)利于焊點受熱時電子元件的降溫 [6]。表 為 的部分物理性能。研究旨在找到在合適的熔化溫度、潤濕性、機械性能、可靠性能和成本等條件下傳統(tǒng)鉛錫焊料的理想替代物，因而新型無鉛焊料的設計和研發(fā)，可靠性與可焊接性研究、焊接工藝的改進，仍然是無鉛焊料領域的前沿課題 。 其比較結果為 SnAgCu 最好，而且是目前使用最多的主流無鉛焊料合金。 無鉛焊接的全面導入需要解決很多問題，特別是無鉛焊料的產(chǎn)業(yè)化。 近年來，美國、日本、中國等紛紛開發(fā)研究第二代高性價比無鉛焊料。 系無鉛焊料在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 無鉛錫焊技術的建立是近代錫焊技術進步的一個重要里程碑。 SnCu 系無鉛焊料課題研究背景與發(fā)展狀況