Sn-Sb-Cu-Ni焊料和焊点在低温条件下组织和性能研究

材料工程, 2015, 43(11): 57-64. doi: 10.11868/j.issn.1001-4381.2015.11.010

Sn-Sb-Cu-Ni焊料和焊点在低温条件下组织和性能研究

陈海燕 ^1, , 曾键波 ^2, , 谢羽 ^3, , 路美秀 ^4, , 牛艳 ^5, , 李霞 ^6,

1.广东工业大学材料与能源学院,广州,510006

2.广东工业大学材料与能源学院,广州,510006

3.广州帝特电子科技有限公司,广州,510545

4.广东外语外贸大学思科信息学院,广州,510006

5.广东工业大学材料与能源学院,广州,510006

6.广东石油化工学院化工与环境工程学院,广东茂名,525000

基金项目: 广东外语外贸大学校级青年联合基金项目(12s10) 广东省中国科学院全面战略合作专项资助项目(2013B91500033) 广东省公益研究与能力建设项目(2015A010105026) 广东省科技计划项目(2013B021100020)

关键词：无铅焊料 , 显微组织 , 低温脆性 , 纳米压痕测试 , 低周疲劳

Research on Microstructure and Properties of Sn-Sb-Cu-Ni Solder and Its Joints at Low Temperature

Keywords： lead-free solder , microstructure , low temperature brittleness , nanoindentation , low cycle fatigue

为保证Sn-Sb-Cu-Ni合金及焊点在低温环境下使用可靠性,将SnSb 4.5CuNi合金焊料和焊点在25,-10,-20,-60℃恒温环境中进行储存565天后,考察了不同温度下SnSb 4.5CuNi合金微观组织形貌、物相、密度、电导率、抗拉强度和塑性的变化,通过纳米压痕法测量SnSb 4.5CuNi/Cu焊点界面过渡层Cu6Sn5金属间化合物(IMC)的硬度和弹性模量,对焊接接头进行抗拉强度、剪切强度和低周疲劳测试.结果表明:合金主要由SbSn和β-Sn组成,低温处理565天后合金组织形貌逐渐转变为树枝状组织,焊料合金的密度和电导率均随温度降低而升高,表明经低温储存后合金没有发生灰锡转变,但脆性SbSn相析出量的增多和枝晶组织致使铸态合金的拉伸强度降低,增加了合金脆断风险;随着温度的下降,焊接界面IMC层的弹性模量和硬度增大,焊件拉伸破坏模式从焊料内部转为IMC层,断口越趋平整,焊件的抗拉强度、抗剪强度下降,呈现了低温脆性断裂的倾向.

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