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静磁场对Sn58Bi焊点凝固行为的影响 赵雪薇，，， 摘要: 采用对比分析的方法，分别研究了Cu/Sn58Bi/Cu和Ni/Sn58Bi/Ni焊点在匀强磁场下的凝固行为。结果表明： 关键词: 静磁场；凝固；；；; 界面行为 中图分类号: TM277 文献标识码:A 文章编号:1001-2028（2009）01-0044-02 Effects of static magnetic field on solidification behaviors of Sn58Bi solder joint ZHAO Xuewei, WANG Yan, WANG Jingyi, ZUO Yong, MA Limin, GUO Fu (College of Material Science and Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China) Abstract: Solidification behaviors of Cu/Sn58Bi/Cu and Ni/Sn58Bi/Ni joints under static magnetic field were investigated by comparative analysis. The results indicated that, under static magnetic field, obvious temperature gradient near interfaces which induced by the sandwich structure of solder joint caused space of eutectic lamellar increase and Bi-rich particles formation. The slow cooling rate benefited to form regular coarse eutectic structure. The intermetallic compound of Ni/Sn58Bi/Ni presented serrated morphology. Key words: static magnetic field; solidification; microstructure; lead-free solder; Sn58Bi; interfacial behavior Sn基钎料是电子产品中广泛使用的连接材料，在器件中起到机械连接和电气连接的作用[1]。电子产品微型化和多功能化的发展趋势使焊点尺寸越来越小，要求以更小体积的钎料实现更可靠的连接，因此具有优良物理性能和使用性能的钎料成为关注和研究的热点问题。 在钎料无铅化的进程中，研究者往往采用微量元素添加或者材料复合的方法来改善钎料性能[2]。从工艺的角度出发，外加磁场也可以实现对钎料凝固显微组织的控制。近年来，静磁场下金属凝固的研究得到迅速发展，为利用强磁场控制金属凝固、改善材料性能开辟了新途径[3]。磁场对于磁性合金凝固行为的影响比较显著，相关著作较多[4-7]。同时针对非磁性合金的研究也逐步深入，实验证明在Al-0.85%Cu合金定向凝固过程中施加磁场可降低凝固界面的稳定性[8]；程从前等人提出强磁场可以使Sn-4Cu合金中Cu6Sn5晶体沿着磁场方向取向并且集聚长大[9]。在电子封装领域针对Pb-Sn合金的研究中，研究人员发现强磁场下定向凝固耦合生长的Pb-Sn共晶两相组织的排列方向明显偏离磁场方向[10]。 本文采用对比分析的方法，分别研究了Cu/Sn58Bi/Cu和Ni/Sn58Bi/Ni焊点在匀强磁场下的凝固行为。 1 实验 图1 实验装置示意图 Fig.1 Schematic of experimental setup 2 结果与分析 图2 Cu/Sn58Bi/Cu焊点基体显微组织 Fig.2 Microstructures of solder matrix in Cu/Sn58Bi/Cu joint 图3是Cu/Sn58Bi/Cu焊点界面处的显微组织。在没有磁场作用时，如图3(a)和(b)所示，在两侧界面处形成扇贝状的金属间化合物Cu6Sn5，界面附近呈典型共晶显微组织。在2.3T匀强磁场的作用下，界面处依然形成了扇贝状金属间化合物层，然而界面处的显微组织和无磁场条件（图3(a)和(b)）相比，有着明显的不同。可以看出，此时富Bi相和富Sn相的片间距明显增大，层片状形貌发生变化，深色富Sn相出现一定程度的聚集，同时有很多细小的富Bi相出现。 图3 Cu/Sn58Bi/Cu焊点界面显微组织 Fig.3 Micr