引線框架銅合金材料彎曲性能與焊接特性研究.pdf

1、本文以 Cu0.1Fe0.03P、Cu3.2Ni0.75Si、Cu0.36Cr0.03Zr及 Cu0.38Cr0.17Sn0.16Zn銅合金引線框架材料為研究對象，運(yùn)用數(shù)值分析方法研究了銅合金引線框架材料的彎曲成形性能，探討了不同成分銅合金基板/無鉛釬料焊點(diǎn)界面金屬間化合物的微觀組織形貌及生長動力學(xué)，分析了 Cu0.38Cr0.17Sn0.16Zn/SnAg3.0Cu0.5釬焊搭接接頭剪切性能及斷口形貌。
　　采用萬能拉伸試驗(yàn)機(jī)對

2、3種銅合金材料(Cu0.38Cr0.17Sn0.16Zn、Cu3.2Ni0.75Si、Cu0.1Fe0.03P)的拉伸試樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，根據(jù)拉伸曲線得到數(shù)值模擬過程中所應(yīng)用的屈服極限、強(qiáng)度極限等相關(guān)參數(shù)，然后運(yùn)用Eta/Dynaform數(shù)值分析軟件對銅合金框架材料的彎曲成形性能和彎曲回彈量進(jìn)行分析。結(jié)果表明，Cu0.38Cr0.17Sn0.16Zn合金的最小相對彎曲半徑和回彈量最小，彎曲成形性能最好；Cu0.1Fe0.03P合金次之，C

3、u3.2Ni0.75Si合金最差；運(yùn)用數(shù)值分析的手段分析銅合金的彎曲成形性能是可行的，為后續(xù)生產(chǎn)過程中對新引線框架材料的彎曲成形性能的測試提供一種更為高效率、低成本的試驗(yàn)方法。
　　采用3種不同成分的銅合金框架材料(Cu0.38Cr0.17Sn0.16Zn、Cu0.36Cr0.03Zr、Cu0.1Fe0.03P)分別與 SnAg3.0Cu0.5釬料進(jìn)行釬焊實(shí)驗(yàn)，采用掃描電鏡、能譜分析等手段對其焊點(diǎn)時(shí)效前后界面金屬間化合物(IMC)

4、的厚度及形貌進(jìn)行分析對比，同時(shí)對焊點(diǎn)界面 IMC的生長動力學(xué)模型進(jìn)行了探討。結(jié)果表明，3種銅合金/SnAg3.0Cu0.5釬焊焊點(diǎn)未經(jīng)時(shí)效的界面微觀組織相似；焊點(diǎn)在160℃恒溫時(shí)效300h后， Cu0.1Fe0.03P合金、Cu0.36Cr0.03Zr合金、Cu0.38Cr0.17Sn0.16Zn合金與 SnAg3.0Cu0.5焊膏的界面 IMC厚度分別為8.7μm、7.4μm、6.2μm，其成分主要為 Cu6Sn5，靠近銅合金一側(cè)均有

5、少量 Cu3Sn生成；Cu0.38Cr0.17Sn0.16Zn合金的焊接可靠性好于 Cu0.1Fe0.03P合金和Cu0.36Cr0.03Zr合金。同時(shí)探討了 Cu0.38Cr0.17Sn0.16Zn合金中 Zn元素對界面IMC生長速度的影響，表明 Zn元素的添加在一定程度上可以減緩焊點(diǎn)服役狀態(tài)下的生長速度，進(jìn)而減緩其焊點(diǎn)焊接可靠性降低速度。在研制新型銅合金框架材料的時(shí)候可以考慮一定量的Zn元素的添加來保證銅合金釬焊性能的提高。針對高強(qiáng)

6、高導(dǎo)引線框架用 Cu0.38Cr0.17Sn0.16Zn合金與 SnAgCu無鉛釬料采用搭接接頭進(jìn)行釬焊，采用掃面電鏡及能譜分析等手段研究分析了160℃時(shí)效不同的時(shí)間對接頭剪切強(qiáng)度及剪切斷口形貌的影響。
　　結(jié)果表明，隨著時(shí)效時(shí)間的延長，界面處脆性相金屬間化合物的不斷生長，界面應(yīng)力逐漸增加，釬焊接頭的剪切強(qiáng)度逐漸增大到一定程度后下降，時(shí)效初期斷裂發(fā)生在釬料基體內(nèi)部；時(shí)效至300h，斷裂發(fā)生位置由焊料基體內(nèi)部逐漸向基板與金屬間化合物