Sn0.3Ag0.7Cu—xPr无铅钎料显微组织和力学性能研究

冯晓乐

摘 要：本文对Sn0.3Ag0.7Cu-xPr钎料的显微组织和力学性能进行了试验研究。结果表明，微量稀土Pr的添加可以有效细化Sn0.3Ag0.7Cu钎料的显微组织和显著提高钎料的拉伸强度。Sn0.3Ag0.7Cu-0.1Pr钎料的基体组织得到最大程度的细化以及均匀化，金属间化合物颗粒尺寸明显减小，钎料的拉伸强度和延展性也达到了最大值，拉伸断口出现细小均匀的韧窝，呈明显的韧性断裂特征。当稀土Pr含量繼续升高时，钎料的力学性能恶化，这与基体组织中出现的大块PrSn3稀土相有关。

关键词：无铅钎料；显微组织；力学性能；低银；断口形貌

中图分类号：TG454 文献标识码：A

Abstract：The microstructure and mechanical properties of Sn0.3Ag0.7Cu-xPr lead-free solders were investigated. The results indicate that the addition of Pr can refine the microstructure and enhance the mechanical properties. The microstructure were refined maximum and even on Sn0.3Ag0.7Cu-0.1Pr solder， in which the size of intermetallic compound particals could be reduced， too. At this time， the mechanical properties of solder have the peak value. The tensile fracture shows that small dimples can be seen and the toughness fracture can be demonstrated.

Keywords： lead-free solder； microstructure； mechanical property； low Ag content； fracture morphology

随着电子产品制造业的迅猛发展，绿色环保的无铅钎料得到了大力的开发与应用。其中，SAC305（Sn3.0Ag0.5Cu）钎料被公认为是SnPb钎料最具潜力的替代品。但在使用过程中发现，较高的Ag含量易产生Ag3Sn组织，使得焊后接头抗冲击性能降低，从而导致电子产品在服役过程中可靠性下降；同时，高银含量会导致无铅钎料成本增加，影响其市场竞争力。

为降低钎料成本，改善焊后可靠性，新型低银无铅钎料的研究成为电子企业和行业中的重要研究课题之一。Sn0.3Ag0.7Cu 无铅钎料正在研究之中，并且已经应用在部分电子组装和封装企业。但与高银含量的无铅钎料相比，其熔点稍高， 润湿性稍差。

大量研究表明，稀土元素可显著改善钎料某些方面的性能。LI等选择在Sn3.8Ag0.7Cu中添加混合稀土，可明显提高焊点的剪切强度。由于Pr和Nd的加入，Sn3.8Ag0.7Cu的基体组织得到明显细化，润湿性能和力学性能也得到了极大的提升。……