摘要：由于Pb及其化合物对人类身体健康的毒害作用，传统有铅钎料被各国法令所禁用，无铅钎料的发展被提上日程。在各类常见的无铅钎料系中，Sn-Zn钎料由于其较低的熔化温度而被认为是最有潜力替代的Sn-Pb钎料物，但它在润湿性能方面的缺陷也阻碍了它的发展使用，所以本文针对Sn-Zn钎料中添加稀土元素Nd后对其润湿性能及可靠性的影响进行了比较深入、系统的研究。

润湿平衡试验的结果表明：适量得添加Nd元素的确可以显著地改善钎料的润湿性能，当Nd元素添加量为0.06%时，润湿性能最佳；这是由于在熔融状态下，Nd元素会在钎料表面扩散，形成保护，使得钎料的表面张力大幅度下降，从而提高润湿性能。

金相观察的结果表明，添加0.06%的Nd时，基体显微组织最为细小均匀。而焊点的力学性能试验则显示在添加0.06%的Nd时，焊点抗剪力最大：对焊点进行时效处理之后发现，焊点的力学性能虽然有所下降，但下降速率相比母合金明显降低。

经过时效处理后，在Sn-9Zn-0.06Nd焊料合金中，条状的富Zn相和少许的块状的Nd-Sn化合物都已经不见，此时钎料基体中的主要分布着形态不同的Sn晶粒。随着时效时间的增加，Sn-9Zn/Cu和Sn-9Zn-0.06Nd/Cu界面处Cu5Zn8层在逐渐变厚。

关键词  无铅钎料 Nd元素 稀土元素 可靠性

毕业设计说明书外文摘要

Title  Effect of aging treatment on properties of Sn-Zn solder joint

Abstract：Due to the bad effects of Pb and its compounds on human health, traditional lead brazing is prohibited by national laws and the development of lead-free solder is promoted. Sn-Zn solder is considered to be the most promising Sn-Pb solder Therefore, the effect of Sn-Zn solder on the wettability and reliability of Sn-Zn brazing filler metal is studied in this paper.

The results of wetting and equilibrium test show that the addition of Nd can improve the wetting performance of the brazing filler metal. When the addition amount of Nd is 0.06%, the wettability is the best. Because in the molten state, Nd Elements will spread in the solder surface,thereby improving wetting performance.

The results of metallographic observation show that the microstructure of the matrix is the most small and uniform when 0.06% Nd is added. The mechanical properties of the solder joint show that when the addition of 0.06% Nd, the welding point of the solder joint is the largest.

After the aging treatment, in the Sn-9Zn-0.06Nd solder alloy, the strip-like Zn-rich phase ,at this time in the matrix of the main distribution of different forms of Sn Grain. With the increase of aging time, Cu5Zn8 layer at Sn-9Zn / Cu and Sn-9Zn-0.06Nd / Cu interface gradually thickened.

Keywords  Lead-free solders  Nd element  Rare earth element  Reliability

目  次

1 绪论 1

1.1 无铅钎料研究背景 1

1.2 无铅钎料的研究现状 2

1.3 Sn-Zn钎料的研究现状 3

1.4 论文主要研究内容 4

2 关于Sn-Zn无铅钎料的成分设计 5

2.1 研究路线 5

2.2 钎料合金的选择与制成 6

3 钎料的润湿平衡测试 7

3.1 设备与试验材料 7

3.2 原理及步骤 8

3.3 本章小结 11

4 Sn-9Zn-0.06Nd合金钎料的力学性能 12

4.1 添加Nd对Sn-9Zn钎料合金基体组织的影响 12

4.2 稀土Nd对Sn-9Zn钎料焊点力学性能的影响 14

4.3 本章小结 15

5 基于Sn-9Zn-0.06Nd合金钎料的可靠性综合分析 16

5.1 时效过程中Sn-9Zn-0.06Nd钎料基体组织的演化 16

5.2 Sn-9Zn-xNd钎料/Cu基板界面组织生长机制分析 18

5.3时效处理对 Sn-9Zn-xNd钎料微焊点强度的影响 19

5.4 时效前后焊点的断口形貌 20

5.5 本章小结 23

结  论 24

致  谢 25

参考文献 26

1 绪论