第32卷第8期 2011年8月
焊接学报
TRANSACTIONS OFTHECHINA WELDINGINSTITUTION
Vol.32
No.8
August
Sn-9Zn-xPr钰料钎焊性能及显微组织薛鹏，薛松柏，沈以赴，叶焕，肖正香
（1.南京航空航天大学材料科学与技术学院，南京210016：
2.三一重工股份有限公司，长沙410100）
摘要：研究了稀土元素Pr的添加量对Sn-9Zn无铅纤料的润湿性能、显微组织和焊点力学性能的影响，结果表明，错的加人不仅改善了舒料的润湿性能和抗氧化性能，而且细化了钎料基体中的富锌锋相，使得界面组织更为稳定，有利于焊点可靠性的改善：Sn 9Zn无铅钎料中错的添加量为质量分数0.08%时，钎料的润湿性能最佳，综合性能最好；当错的添加量达到并超过质量分数0.1%时，Sn-9Zn组织内出现了大量的Sn-Pr化合物，导致了钎料中锡须的生长
关键词：稀土元素错：润湿性能；显微组织：力学性能；锡须
中图分类号：TG115.28文献标识码：A文章编号：0253-360X(2011)08-0053-04
0序言
随着WEEE（waste electrical and electronic e quipment）和 RoHS（restriction of hazardous sub-stances）等指令的颁布与实施，传统的含铅钎料已经不能适应电子行业应用的要求，开发具有更高性能的“环境友好性”新型无铅钎料以适应环保及现代电子封装业的要求已成为微电子连接材料研究的热点，
自前研究的具有代表性的无铅针料有Sn之n系、 SnCu系、SnBi系、SnAg系及SnAgCu系无铅钎料(2)，上述钎料中，SnCu系钎料蛋然成本低，但钎料熔点过高，润湿性、流动性差，高温保持性能和热疲劳性能也不够好；SnBi系钎料的熔点低、润湿性好，但针料熔化区闻过大，针料组织容易变化致使材料性能不稳定；SnAg系钎料然各方面性能比较优良，但熔融钎料与基板润湿、反应时会造成基底的溶蚀，且应用成本较高：SnAgCu钎料也存在熔点较高、润湿性较差、成本高等不足，相比之下，SnZn系针料原材料来源丰富、价格便宜，熔点与SnPb钰料接近、易于与现有设备兼容，并且具有较高的抗拉、抗剪强度，良好的抗蜗变、疲劳性能，被认为是无铅钎料中替代SnPb钎料的优秀候选者，但是，该种钎料也存在一些不足，如易氧化，与基板材料的润湿性差，抗蚀能力弱等间题，制约了其在电子行业中的
收稿日期：2011-03-29
基金项目：南京航空航天大学研究生创新基地（实验室）开放基金资
助项目（201001016）
万方数据
应用，
薛鹏
2011
针对Sn-Zn系钎料的上述不足，目前国内外的主要改进方法是通过添加合金元素来改善某些方面的性能，其中微量稀土元素的添加效果最为显著[3)，文中主要通过向Sn-9Zn共晶合金中添加稀土元素Pr，研究错的添加量对钎料的润湿性能、焊点力学性能、显微组织的影响，同时研究了新发现的
Sn-Zn系钎料添加稀土元素后产生的锡须现象 1试验方法
试验采用Sn-9Zn无铅针料为母材合金，在Sn
9Zn合金基础上分别加人不同含量的稀土元素Pr 错的加人量分别为质量分数0，0.01%，0.02%， 0.05%，0.08%，0.1%，0.25%，按照一般制备试样方法，称量、熔炼、浇铸制备试验所需的试样，为了防止锌及错的氧化，在冶炼过程中采用质量比为1 3:1的KCI+LiCI熔盐进行保护，并通人氮气，
润湿性能测试参照日本工业标准《JISZ3198-4：2003，无铅舒料试验方法一第四部分：基于润湿平衡及接触角法的润湿性试验方法》（4），采用润湿平衡法来测试纤料的润湿性能，根据在某一温度时 Sn-9Zn-xPr在不同助焊剂下的润湿力与润湿时间，来评价钎料的润湿性能，每组试验重复5次，取其平均值，
为模拟实际生产，采用PCB基板为锡镀层的焊盘、0805片式陶瓷电阻元器件进行焊接，焊点的