无铅焊料:加碳焊料的介绍

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对加碳焊料的学术视点的见解

通过带能量分析功能的扫描隧道显微镜发现,往无铅焊料添加碳,会阻碍结晶中析出的Ag3Sn相的结晶成长,减小其粒径尺寸。其结果导致拉伸强度及硬度提高。

1. 焊料组织观察的结果

焊料组织观察的结果

图为加碳前与加碳后的焊料的组织。
EDX结果显示,所有的焊料大部分为βSn相、其他为Sn与Ag的金属间化合物的Ag3Sn相。
添加碳后发现,Ag3Sn粒径变得细微。

焊料组织观察的结果

Distribution of Ag3Sn grains in the Sn-3.5Ag with (a) and without (b) carbon solders

图中所示为,由SEM的结果统计得出Ag3Sn相的尺寸与分布状态。
碳添加焊料的Ag3Sn相的尺寸更小,分布更加均匀。
碳添加前焊料的Ag3Sn相的平均尺寸约为16μm。碳添加后的焊料的Ag3Sn相的平均尺寸约为6μm。

2. EDX所做的碳的分析结果

EDX所做的碳的分析结果

Distribution of carbon at Ag3Sn grains

碳存在于Ag3Sn相,分散在焊料矩阵中。

3. 加碳焊料的断裂面照片分析结果

以往被认为除了铁以外不可能向其他金属(焊料等)添加碳的事情取得了成功。在焊料添加碳的例子里,结果发现由于碳的添加,焊料的结晶变小,强度、硬度以及延展率得到了改善。

加碳焊料的断裂面照片分析结果

通过上述电子显微镜照片来看焊料的断裂面,可以确认到添加了碳的加碳焊料,其断裂面有着光滑的延展像拉伸过的饴糖一样。