Ag和RE对表面组装用SnAgCuRE无铅钎料显微组织的影响

SnAgCu系钎料合金以其优越的力学性能和热疲劳性能已成为众多无铅钎料中替代SnPb钎料的最佳候选合金系之一。向该共晶成分附近的钎料合金中添加其他合金元素可降低Ag含量以减少制造成本，并满足SMT的使用要求，是目前的主要发展方向。对钎料的显微组织进行观察分析可以深入了解组织变化对性能的影响，从而可以控制添加所需合金元素的含量以满足对无铅钎料合金性能的要求。本文采用扫描电镜和能谱分析等手段，分别研究了Ag和RE含量对SnAgCuRE系钎料合金显微组织的影响。

　　采用正交试验对无铅钎料的成分进行设计。由于稀土元素非常活泼，该合金采用真空熔炼的制备方法。原材料为99.9%以上纯度的Sn、Ag、Cu及富Ce和La的混合RE，在真空度为5×10-3Pa的非自耗电炉ZHW-600A中，先制备RE与Cu中间合金，考虑RE和Cu元素的烧损率后，再取一定量的中间合金与Sn、Ag、Cu在相同条件下制备SnAgCuRE钎料合金。熔炼过程中加强合金翻转以保证组织的均匀性；RE的残留量通过IPC-AES全谱直读等离子体发射光谱仪测定。

　　SnAgCuRE系钎料合金组织与Ag和RE的添加量密切相关。随着Ag含量增加，共晶组织所占比例增大，组织得到细化。但Ag含量超过3.2%时，会出现大的板条状Ag3Sn初晶，影响钎料性能。因此，Ag的最佳添加量在2.0%～3.0%。随着RE含量增加，钎料合金中富Sn相的组织细化，但当RE添加量达到0.5%时，会出现大块的花瓣状和点、条状的CeSn3和LaSn3稀土化合物相，且大部分分布在共晶组织和富Sn相界面处，会导致钎料性能下降。综合分析，RE含量在0.1%时效果最佳。