硫对锡基无铅电子钎料的改性机理研究

The wettability,oxidation of lead-free solders cannot be compared with those of Pb-containing solders, which is one of the urgent problems to solve. In this study, it puts forward the idea that the active element sulphur can be added into tin-based lead-free solders to improve its properties by means of mocro-alloying. The effects of sulphur addition on wettability between Sn-based solder alloys and Cu, and on the oxidation behavior and corrosion behavior will be investigated. Meanwhile, the role and mechanisms of sulphur in lead-free solders on wettability and oxidation behavior will be studied. The correlation between oxidation behavior and wettability would be summarized. In order to demonstrate the effects of sulphur on wettability and reliability of the solders and their inherent relationship, the mecahnical properties will also be studied with the analasis of phases formed at the interface and its microstructure of solder joints. The study can lie the foundation or provide new approaches to design and prepare novel lead-free solders with better properties.

锡基无铅钎料的润湿性、抗氧化性等重要工艺性能不足以与含铅钎料的相应性能相比较，这是业界迫切想解决的难题。本项目采用微合金化设计手段，提出在锡基无铅电子钎料内添加活性组元硫对其进行改性的研究思路，以期改善和提高锡基合金的润湿性、抗氧化性和抗腐蚀能，并克服对其力学性能造成不利影响；同时深入探索和研究硫对锡基无铅钎料的改性机制，重点分析在加热和润湿过程中，硫对无铅钎料润湿性和抗氧化性的作用机制及无铅钎料的润湿和氧化动力学行为，建立钎料的氧化性和润湿性之间的内在关联。在此基础上，对锡基无铅钎料与被焊基体形成焊点界面的相组成与显微组织进行分析，并跟踪焊点接头的力学性能，以考察和确定硫对无铅焊点润湿性与界面相组成及焊点可靠性的影响和内在联系，为设计和制备出综合性能良好的新型无铅钎料奠定基础或提供新的思路。

锡基无铅钎料的润湿性、抗氧化性等重要工艺性能不足以与含铅钎料的相应性能相比较，这是业界迫切想解决的难题。本项目采用微合金化设计手段，提出在锡基无铅电子钎料内添加活性组元硫对其进行改性的研究思路，以期改善和提高锡基合金的润湿性、抗氧化性和抗腐蚀能，并研究S对Sn基钎料合金组织及力学性能的影响；同时深入探索和研究硫对锡基无铅钎料的改性机制。项目主要进行了S在Sn-Zn基和Sn-Cu基无铅钎料合金中的改性研究，获得如下结论：.1）适量S的添加可以使Sn-9Zn钎料组织中的黑色棒状富Zn相逐渐变短、变细，Sn-9Zn钎料合金的拉伸强度和延伸率随S含量的增加均有所提高。.2）添加适量的S不但可以改善Sn-Zn钎料合金的润湿性和抗氧化性，而且提高了Sn-Cu钎料合金的润湿性和抗氧化性。.3）适量S的添加提高了Sn-9Zn钎料合金在3.5 wt.% NaCl溶液中的耐蚀性，但降低了Sn-9Zn合金在pH=3~4的HCl溶液中的抗腐蚀性。Sn-9Zn钎料在3.5 wt.% NaCl溶液中生成的腐蚀产物为Zn(OH)2和Zn5(OH)8Cl2•H2O，而在pH=3~4的HCl溶液中形成的腐蚀产物则为SnO2和ZnCl2，S的添加不改变该合金在两种腐蚀介质中腐蚀产物的形成。.4）添加适量S可使Sn-0.7Cu 钎料合金在3.5 wt.% NaCl溶液和在pH=3的HCl溶液中的耐蚀性均获得提高。Sn-Cu钎料合金在3.5 wt.% NaCl溶液中生成的腐蚀产物为Sn3O(OH)2Cl2；而在pH=3的HCl溶液中形成的腐蚀产物则为SnO2，S的添加不改变Sn-Cu钎料合金在3.5 wt.% NaCl溶液和酸性腐蚀介质中腐蚀产物的形成。. 以上研究结果为设计和制备出综合性能良好的新型无铅钎料奠定基础或提供新的思路。