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近年来,随着电子封装工业的迅速发展以及人们对于环境和健康方面的更高要求,开发作为替代共晶Sn-Pb钎料的无铅钎料合金己经成为电子封装领域的研究热点。至今为止,没有任何一种无铅钎料的性能能够超越Sn-Pb钎料在微电子封装中的地位,无铅钎料的焊接性能和焊点可靠性方面与Sn-Pb钎料还相差很大。因此,发展新型无铅钎料合金,以提高钎料的性能和焊接性能,从而提高其焊点的可靠性是一项非常重要的课题。本文以单辊急冷技术制备的快速凝固Sn-0.7Cu以及Sn-3.5Ag无铅钎料为研究对象,通过与普通凝固的Sn-0.7Cu和Sn-3.5Ag无铅钎料进行对比实验,系统的研究了快速凝固无铅钎料的润湿性、熔化温度区间、微观组织等物理性能以及在不同的钎焊时间、不同的钎焊保温时间以及不同的冷却方式下钎焊接头金属间化合物(IMCs)的生长行为,对快速凝固无铅钎料进行了深入研究,获得了一系列研究结果,可望为发展新型、可在电子封装行业应用的快速凝固无铅钎料提供有价值的参考。通过实验获得的主要结论如下:(1)与相对应的普通凝固钎料相比,快速凝固Sn-0.7Cu和快速凝固Sn-3.5Ag钎料的微观组织中元素分布更均匀,并且基体中β-Sn的含量增多。(2)与相对应的普通凝固钎料相比,快速凝固Sn-0.7Cu和快速凝固Sn-3.5Ag钎料的润湿性提高,熔化区间减小,熔化速度更快,具有“瞬间熔化”特性,适合于短时钎焊。(3)在钎焊温度为250℃下的短时钎焊时间为3s、5s、10s和15s,冷却方式为空冷时,快速凝固Sn-0.7Cu钎料中形成的Cu6Sn5IMCs形貌随着钎焊时间的延长,由小面状向扇贝状转变;而普通凝固Sn-0.7Cu钎料中则完全为普通的扇贝状形貌。(4)在250℃的回流焊中,在不同的回流保温时间(20s、60s和300s)以及不同的冷却方式(炉冷、空冷和水冷)下,快速凝固Sn-0.7Cu钎料与Cu基板形成Cu6Sn5IMCs的厚度均比普通凝固钎料中的厚。因此,不论采用何种冷却方式,快速凝固Sn-0.7Cu钎料均不适合进行长时间回流焊。(5)在钎焊温度为250℃下的短时钎焊时间为3s、5s、10s和15s,冷却方式为空冷时,由于快速凝固钎料的“瞬间熔化”特性,快速凝固Sn-3.5Ag钎料与Cu基板反应生成的IMCs的厚度稍大于普通凝固Sn-3.5Ag钎料。(6)在钎焊温度为250℃下的短时钎焊时间为3s,冷却方式为炉冷、空冷、水冷时,快速凝固Sn-3.5Ag钎料中Cu6Sn5化合物表面吸附的纳米Ag3Sn颗粒数量均比普通凝固Sn-3.5Ag钎料中的多,并且分布位置广泛,在随后的时效过程中更大程地抑制了Cu6Sn5IMCs的长大。