Forraszanyagok öregedési folyamatának összehasonlítása szilárdsági és anyagszerkezeti vizsgálatokkal

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Illyefalvi-Vitéz Zsolt
Elektronikai Technológia Tanszék

A szakdolgozatomban két ólommentes forraszanyag mechanikai tulajdonságaiban és anyagszerkezetében, hőciklus és hőntartás hatására bekövetkező változásokat vizsgáltam. A két forraszanyag: egy az elektronikai gyártás területén gyakran alkalmazott SAC (Sn-Ag-Cu) és egy, az autóipar nagy megbízhatósági igényeire kifejlesztett, hatkomponensű Innolot ötvözet. A mechanikai tulajdonságok mérésére a szakítóvizsgálatot választottuk. Ehhez a hullámforrasztáshoz használt forrasz rudakból próbatestek készültek. A próbatestek a hőntartás során 125°C-on 1000 órát töltöttek. A hőciklus szintén 1000 óra időtartamú volt, az 1 órás ciklusok egyik felében -40°C, a másik felében 125°C volt a hőkamrában. A próbatestek 2mm/s sebességgel, szakadásig lettek húzva, a szakítódiagramok segítségével a szakítószilárdságokat és a fajlagos törési munkákat határoztam meg. A szakítószilárdság értékekre a SAC mintáknál 32-40MPa-t, míg az Innolot minták esetében 79-95MPa-t kaptam eredményül. A fajlagos törési munkák SAC mintáknál 5-16J/cm3, míg az Innolot mintákra 23-53J/cm3 értékűre adódtak. A törési munkák nagy szórását az okozhatja, hogy a szemcsék mérete túlságosan nagy a próbatestek keresztmetszeti méretéhez képest. Ekkor ugyanis a próbatestet alkotó szemcsék száma és orientációjuk nagyban befolyásolhatják a szakítóvizsgálat eredményeit.

A szakítóvizsgálat során elszakított próbatestekből keresztcsiszolatokat készítettem a képlékeny alakváltozást szenvedett és képlékeny alakváltozást nem szenvedett szakaszakból. Ezeket a keresztcsiszolatokat elektronmikroszkóppal megvizsgáltuk. A SAC forrasz keresztcsiszolatain nagyméretű ón kristályok és az ezek közt elhelyezkedő ón-ezüst és ón-réz intermetallikusok láthatók. Az Innolot ötvözet esetében az ón kristályban ón-ezüst, réz-nikkel-ón intermetallikusok és bizmut kiválásokat figyeltünk meg. A próbatestek különböző részeit tartalmazó keresztcsiszolatokon nem volt eltérés az anyagszerkezetben, ez alapján a képlékeny alakváltozásnak nem volt arra hatása.

Mindkét típusú forraszanyagban, a hőntartás és a hőciklus hatására is megváltozott az anyagstruktúra, ez azonban sem a szakítószilárdság, sem a fajlagos törési munka értékekben nem jelentkezett, a várttal ellentétben egyik sem mutatott csökkenést. A SAC minták esetében az Ag3Sn intermetallikusok kisebb, gömbölyű alakzatokká alakultak, az ón kristályok közelében CU6Sn5 képződmények jelentek meg. Az Innolot esetében is felaprózódtak az Ag3Sn képződmények, a hőhatásnak nem kitett mintákon látott bizmut kiválások pedig beoldódtak az ón kristályba.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.