稀土元素Ce对锡银铜无铅钎料润湿性及钎缝力学性能的影响

第26卷　第10期2005年10月

焊接学报

TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTION

Vol.26　　　No.10

October　　2005

稀土元素Ce对锡银铜无铅钎料润湿

性及钎缝力学性能的影响

薛松柏,　陈　燕,　吕晓春,　廖永平

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(1.南京航空航天大学,南京　210016;2.哈尔滨焊接研究所,哈尔滨　150080)

摘　要:采用STA-5100型可焊性测试仪和STR-1000微焊点强度测试仪,对添加了稀土元素Ce的Sn-3.8Ag-0.7Cu无铅钎料的润湿性及钎缝的力学性能进行了研究。试验结果表明,Ce的加入,可以改善钎料的润湿性,质量百分含量为0.03%～0.05%时效果最好,温度升高以及通入氮气均可以明显地提高Sn-3.8Ag-0.7Cu-Ce无铅钎料的润湿性;当Sn-3.8Ag-0.7Cu钎料中稀土元素Ce的质量百分含量为0.03%时,钎缝的力学性能最佳。

关键词:铈;无铅钎料;润湿性;力学性能

中图分类号:TG454　　文献标识码:A　　文章编号:0253-360X(2005)10-01-04

薛松柏

0　序　　言

随着欧盟“W”实施,,受到了前所未有的挑战,[1]

睫。锡铅钎料即将退出历史舞台,无铅钎料正成

[2][3]

为电子制造产业的宠儿。以松下电器为例,2003年4月,松下电器产业集团所有的12000种产品已全部采用无铅焊锡,所采用无铅焊锡包括Sn-3Ag-0.5Cu(一般产品)、Sn-3.5Ag-0.5Bi-3.8In(PDP电视、笔记本电脑、车载音响)、Sn-0.5Cu(冰箱等大型家电产品),采用无铅钎料装配

[4]

已成为电子产业的全球性潮流。

据IPC(国际电子学会)2000年的报告指出,Sn-Ag-Cu合金因其具有润湿性较好、接头的可靠性

[5]

较高、抗热疲劳等优点将成为最有潜力的锡铅钎

[6]

料替代品,以及评价其它无铅钎料合金的基准。Sn-3.8Ag-0.7Cu无铅钎料已经成为美国和欧洲

[7]

最通用的一种钎料合金成分,欧洲的IDEALS计划开展对Sn-3.8Ag-0.7Cu的研究表明,该钎料适合波峰焊、再流焊工艺及修补工序。但从整体来说,Sn-Ag-Cu钎料的润湿性比Sn-Pb钎

[8]

料差。

钎焊时,熔融钎料对基体金属润湿形成近距离接触界面,界面上基体金属和钎料相互作用才会形

收稿日期:2005-07-29

基金项目:南京航空航天大学引进人才科研基金项目(S0462-061)

,因此,,因此润湿性是评价钎焊焊。通过在Sn-3.8Ag-0.7Cu无铅钎料中加入微量的稀土铈,研究Ce元素对此钎料润湿性和钎缝力学性能的影响,为获得综合性能良好的无铅钎料奠定基础。

1　试验方法

润湿性试验采用的是日本Rhesca公司生产的SolderCheckerSTA-5100型可焊性测试仪。所需

测定的无铅钎料成分如表1所示。试验过程是参照日本工业标准《JISZ3198-4无铅钎料试验方法-第四部:基于润湿平衡及接触角法的润湿性试验方

[9]

法》进行的。试验时,首先将标准测试紫铜片试件(规格为0.3mm×5mm×30mm)浸在熔融Sn-Ag-Cu-Ce无铅钎料中(浸入深度为2mm,浸入速度为5mm/s,浸入时间为10s),然后通过仪器的高性能电子天平来测定试件所受的润湿作用力随润湿时间变化的润湿曲线。让每个成分的无铅钎料合金分别在235℃、250℃、260℃、270℃、280℃五个温度下,通氮气和不通氮气的情况下,各测试五次,测试结果取五次的平均值,试验过程的示意图,如图1所示。从图2所示曲线中,可得到润湿开始时间、润湿时间以及2/3最大润湿力等试验数据,以此来评价同一试验条件下不同成分钎料的润湿性。

钎缝的力学性能试验是参照日本工业标准《JIS

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