纳米锑掺杂对回流焊Sn-3.0Ag-0.5Cu-xSb焊点界面IMC生长的影响机理

作     者：唐宇 潘英才 李国元 

作者机构：仲恺农业工程学院自动化学院广州510225 华南理工大学电子与信息学院广州510641 

出 版 物：《焊接学报》 (Transactions of The China Welding Institution)

年 卷 期：2014年第35卷第1期

页      面：95-100,117-118页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：中央高校基本科研业务费专项资金项目(2014ZB0032) 广东省科技计划资助项目(2012B020313004) 广东高校优秀青年创新人培养计划资助项目(LYM11077) 

主　　题：回流焊 纳米掺杂 无铅焊料 金属间化合物 

摘      要：研究了纳米锑掺杂对回流焊过程中Sn-3.0Ag-0.5Cu-xSb(x=0,0.2%,1.0%和2.0%)焊点界面金属间化合物(IMC)生长动力学的影响.借助扫描电镜(SEM)观察了焊点的微观结构,利用X射线能谱分析(EDX)及X射线衍射谱仪(XRD)确定了IMC的相和成分.结果表明,部分纳米锑颗粒溶解在富锡相中形成SnSb二元相,部分纳米锑颗粒溶解在Ag3Sn相中形成Ag3Sb相,剩余部分沉降在界面Cu6Sn5金属间化合物层表面.随着纳米锑含量的增加,IMC厚度减小.当纳米锑的含量为1.0%时,IMC厚度最小.通过曲线拟合,确定出界面IMC层生长指数和扩散系数.结果表明,IMC层生长指数和扩散系数均随着纳米锑含量的增加而减小.当纳米锑的含量为1.0%,IMC层生长指数和扩散系数均有最小值,分别为0.326和10.31×10-10cm2/s.由热力学相图和吸附理论可知,Sn,Sb元素之间易形成SnSb化合物,引起Sn元素的活性、Cu-Sn金属间化合物形成的驱动力和界面自由能下降,从而导致Cu6Sn5金属间化合物生长速率下降,抑制IMC生长.