CN107488855B - 金相腐蚀剂及其在腐蚀Sn基软钎料合金方面的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种金相腐蚀剂及其在腐蚀Sn基软钎料合金方面的应用，属于金属材料的化学法刻蚀技术领域。金相腐蚀剂，由草酸和以下体积份数的组分组成：盐酸8～12份，乙酸3～8份、甲醇30～38份、水42～59份，所述草酸和水的质量比为0.5～1.5:10。本发明的金相腐蚀剂的各组分均为常规化学试剂，成本低，配制方法简单。应用本发明的金相腐蚀剂对钎料合金腐蚀后，可清晰地观察到钎料合金中共晶组织的三维形貌，尤其是针对Sn基软钎料合金效果更显著。

Description

金相腐蚀剂及其在腐蚀Sn基软钎料合金方面的应用
技术领域
本发明涉及一种金相腐蚀剂及其在腐蚀Sn基软钎料合金方面的应用，属于金属材料的化学法刻蚀技术领域。
背景技术
随着电子产品向小型化、轻量化、高功率化、多功能化方向发展及人们环保意识的增强，新型无铅Sn基钎料合金已成为SnPb钎料的替代品之一。基于钎料合金的显微组织决定了钎料合金的力学性能，许多学者在研究Sn基钎料合金及其焊点力学性能和可靠性能的同时，都对钎料合金的显微组织进行观察分析，但目前都是针对钎料合金二维形貌的观察与分析，无法准确反应合金内部的结构状况。为此急需研发针对无铅Sn基钎料合金内部共晶组织的三维形貌腐蚀剂。
现有技术中，申请号为201510534313.X发明专利申请公开了一种焊点界面区金属间化合物腐蚀剂及Cu6Sn5金属间化合物三维形貌显示方法，该金属间化合物腐蚀剂由草酸和以下体积份数的组分组成：盐酸2～6份、硝酸2～6份、醋酸5～9份、水70～90份，其中每1mL盐酸加入2～7mg的草酸；该金属间化合物腐蚀剂用于对焊点界面区Cu6Sn5腐蚀时，主要针对焊点界面区的金属间化合物Cu6Sn5层，而钎料合金内部的金属间化合物种类较多且组织更为细小，采用该种腐蚀剂时会将共晶组织也腐蚀掉。田野等(“细间距倒装芯片互连过程中焊点界面金属间化合物的形成与演化”，田野等，焊接学报，第34卷第10期，第100-104页，2013年)采用体积百分比为10％HNO3-90％C2H5OH的腐蚀溶液，在超声条件下对焊点界面区Cu6Sn5金属间化合物处理8min，后对其形貌进行观测。但由于硝酸酒精溶液腐蚀液为强氧化性酸，在对钎料合金中共晶组织进行腐蚀时将会对细小的共晶组织也产生腐蚀作用，同时超声震动会严重破坏钎料中共晶组织的原始形貌，腐蚀后的钎料合金中得不到完整的三维形貌。张文禹(“Cu/Sn3.5Ag界面化合物Cu6Sn5形态演变规律研究”，张文禹，哈尔滨工业大学学位论文，2010年)采用体积百分比为0.5％盐酸、3％硝酸、12％水、84.5％乙醇的腐蚀溶液也是对焊点界面区Cu6Sn5金属间化合物进行处理，而不适合针对钎料合金内部的共晶组织进行腐蚀。为此，急需研制性能更为柔和且对细小共晶组织没有伤害的新型腐蚀剂。
发明内容
本发明的目的是提供一种金相腐蚀剂，能够使钎料合金中的金相组织清晰显示，特别适用于对SnAg系、SnCu系或SnAgCu系钎料合金等Sn基软钎料合金中共晶组织三维形貌的显示。
本发明还提供了一种上述金相腐蚀剂在腐蚀Sn基软钎料合金方面的应用。
为了实现以上目的，本发明的金相腐蚀剂所采用的技术方案是：
金相腐蚀剂，由草酸和以下体积份数的组分组成：盐酸8～12份，乙酸3～8份、甲醇30～38份、水42～59份，所述草酸和水的质量比为0.5～1.5:10。
所述盐酸的质量分数≥36％，所述乙酸的质量分数≥36％。
上述金相腐蚀剂可按照以下方法进行制备：取配方量的盐酸、乙酸、甲醇和草酸加入水中混合均匀，即得。
本发明的金相腐蚀剂在腐蚀Sn基软钎料合金方面的应用所采用的技术方案为：
上述金相腐蚀剂在腐蚀Sn基软钎料合金方面的应用。
优选的，上述应用包括将抛光的Sn基软钎料合金浸入金相腐蚀剂中浸蚀10～20min，取出后清洗至中性，干燥。
所述Sn基软钎料合金具有抛光形成的观察平面，在将Sn基软钎料浸入金相腐蚀剂中时，要将观察平面浸入金相腐蚀剂中；所述观察平面与金相腐蚀剂液面垂直。
所述清洗采用的清洗剂为有机溶剂。优选的，所述有机溶剂为丙酮或乙醇。进一步优选的，所述乙醇为无水乙醇。
优选的，所述Sn基软钎料合金为无铅Sn基软料合金。
进一步优选的，所述无铅Sn基软钎料合金为SnAg系、SnCu系或SnAgCu系钎料合金。
本发明的金相腐蚀剂的各组分均为常规化学试剂，成本低，配制方法简单。应用本发明的金相腐蚀剂对钎料合金腐蚀后，可清晰地观察到钎料合金中共晶组织的三维形貌，尤其是针对Sn基软钎料合金效果更显著。
SnAgCu系钎料合金含有的金属间化合物主要为Cu6Sn5、Cu3Sn和Ag3Sn三种金属间化合物，本发明的金相腐蚀剂不对该三种金属间化合物进行腐蚀。因此，采用本发明的金相腐蚀剂对SnAgCu系钎料合金腐蚀后，可清晰地观察到钎料合金中共晶组织的三维形貌。由于SnAg系钎料合金含有的金属间化合物主要为Ag3Sn金属间化合物，SnCu系钎料合金含有的金属间化合物主要为Cu3Sn，Cu6Sn5金属间化合物，也同样可以采用本发明的金相腐蚀剂进行腐蚀。
附图说明
图1为Sn2.5Ag0.7Cu钎料合金腐蚀后观察平面的SEM图；其中，图1a为采用对比例的金相腐蚀剂腐蚀后的观察平面的SEM图，图1b为采用实施例1的金相腐蚀剂对观察平面腐蚀后得到共晶组织的三维形貌图，图1b中小图为共晶组织的局部放大图；
图2为Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金腐蚀后观察平面的SEM图；其中，图2a为采用对比例的金相腐蚀剂腐蚀后的观察平面的SEM图，图2b为采用实施例2的金相腐蚀剂对观察平面腐蚀后得到共晶组织的三维形貌图；图2b中小图为共晶组织的局部放大图；
图3为Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.5Ni钎料合金腐蚀后观察平面的SEM图；其中，图3a为采用对比例的金相腐蚀剂腐蚀后的观察平面的SEM图，图3b为采用实施例3的金相腐蚀剂对观察平面腐蚀后得到共晶组织的三维形貌图；图3b中小图为共晶组织的局部放大图。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。
各实施例在制备金相腐蚀剂时，所采用的甲醇、草酸均为分析纯，草酸的纯度≥99.5％。
实施例1
本实施例的金相腐蚀剂，由草酸和以下体积份数的组分组成：盐酸8份，乙酸5份、甲醇30份、水59份，所述草酸和水的质量比为1:10。所述盐酸的质量分数为36％，所述乙酸的质量分数为36％。
取上述配方量的盐酸、乙酸、甲醇和草酸加入水中混合均匀，即得到本实施例的金相腐蚀剂。
本实施例的金相腐蚀剂在腐蚀Sn基软钎料合金方面的应用，包括将具有抛光形成观察平面的Sn基钎料合金浸入上述金相腐蚀剂中，使观察平面完全浸入金相腐蚀中且与金相腐蚀剂的液面垂直，浸蚀20min，取出，然后采用无水乙醇清洗至中性，晾干，即得到要观察的Sn基软钎料合金中共晶组织的三维形貌。
本实施例中的Sn基软钎料合金为Sn2.5Ag0.7Cu钎料合金。
实施例2
本实施例的金相腐蚀剂，由草酸和以下体积份数的组分组成：盐酸12份，乙酸3份、甲醇34份、水42份，所述草酸和水的质量比为0.5:10。所述盐酸的质量分数为37％，所述乙酸的质量分数为50％。
取上述配方量的盐酸、乙酸、甲醇和草酸加入水中混合均匀，即得到本实施例的金相腐蚀剂。
本实施例的金相腐蚀剂在腐蚀Sn基软钎料合金方面的应用，包括将具有抛光形成观察平面的Sn基钎料合金浸入上述金相腐蚀剂中，使观察平面完全浸入金相腐蚀中且与金相腐蚀剂的液面垂直，浸蚀15min，取出，然后采用无水乙醇清洗至中性，晾干，即得到要观察的Sn基软钎料合金中共晶组织的三维形貌。
本实施例的Sn基软钎料合金为Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金(RE为含60％Ce+40％La的混合稀土)。
实施例3
本实施例的金相腐蚀剂，由草酸和以下体积份数的组分组成：盐酸10份，乙酸8份、甲醇38份、水50份，所述草酸和水的质量比为1.5:10。所述盐酸的质量分数为37％，所述乙酸的质量分数为95％。
取上述配方量的盐酸、乙酸、甲醇和草酸加入水中混合均匀，即得到本实施例的金相腐蚀剂。
本实施例的金相腐蚀剂在腐蚀Sn基软钎料合金方面的应用，包括将具有抛光形成观察平面的Sn基钎料合金浸入上述金相腐蚀剂中，使观察平面完全浸入金相腐蚀中且与金相腐蚀剂的液面垂直，浸蚀10min，取出，然后采用无水乙醇清洗至中性，晾干，即得到要观察的Sn基软钎料合金中共晶组织的三维形貌。
本实施例中的Sn基软钎料为Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.5Ni钎料合金(RE为含60％Ce+40％La的混合稀土)。
对比例
采用4％HNO3乙醇腐蚀剂作为金相腐蚀剂分别对实施例1～3中的Sn基软钎料进行腐蚀。腐蚀方法为：将具有抛光形成观察平面的Sn基软钎料浸入4％HNO3乙醇腐蚀剂中浸蚀约1min，取出发现观察面变成银灰色，然后采用无水乙醇清洗至中性，晾干。
实验例
分别对实施例1～3和对比例中腐蚀后的Sn基软钎料进行扫描电镜测试，结果见图1～图3。
图1中，图1a为对比例中Sn2.5Ag0.7Cu钎料合金腐蚀后的显微组织，其中白色网状为共晶组织，灰色为初生相β-Sn；图1b为实施例1中Sn2.5Ag0.7Cu钎料合金腐蚀后的共晶组织的三维形貌，由图1中可以看出，钎料合金的共晶组织较为粗大，直径约为200nm。
图2中，图2a为对比例中Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金腐蚀后的显微组织，其中白色网状为共晶组织，灰色为初生相β-Sn；图2b为实施例1中Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金腐蚀后的共晶组织的三维形貌，由图2中可以看出，钎料合金的共晶组织较为细小，直径约为50～100nm。
图3中，图3a为对比例中Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.5Ni钎料合金腐蚀后的显微组织，其中白色网状为共晶组织，灰色为初生相β-Sn；图3b为实施例1中Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.5Ni钎料合金腐蚀后的共晶组织的三维形貌，由图3中可以看出，钎料合金的共晶组织较为细小，直径约为50～100nm。
由图1～3可知，本发明的金相腐蚀剂能够Sn基软钎料合金的共晶组织清晰地显示出来。

Claims (7)

1.金相腐蚀剂，其特征在于：由草酸和以下体积份数的组分组成：盐酸8~12份，乙酸3~8份、甲醇30~38份、水42~59份，所述草酸和水的质量比为0.5~1.5:10；
所述盐酸的质量分数≥36%，所述乙酸的质量分数≥36%。
2.如权利要求1所述的金相腐蚀剂在腐蚀Sn基软钎料合金方面的应用。
3.根据权利要求2所述的金相腐蚀剂在腐蚀Sn基软钎料合金方面的应用，其特征在于：包括将抛光的Sn基软钎料合金浸入金相腐蚀剂中浸蚀10~20min，取出后清洗至中性，干燥。
4.根据权利要求3所述的金相腐蚀剂在腐蚀Sn基软钎料合金方面的应用，其特征在于：所述Sn基软钎料合金具有抛光形成的观察平面，在将Sn基软钎料合金浸入金相腐蚀剂中时，要将观察平面浸入金相腐蚀剂中；所述观察平面与金相腐蚀剂液面垂直。
5.根据权利要求3所述的金相腐蚀剂在腐蚀Sn基软钎料合金方面的应用，其特征在于：所述清洗采用的清洗剂为有机溶剂。
6.根据权利要求2所述的金相腐蚀剂在腐蚀Sn基软钎料合金方面的应用，其特征在于：所述Sn基软钎料合金为无铅Sn基软钎料合金。
7.根据权利要求6所述的金相腐蚀剂在腐蚀Sn基软钎料合金方面的应用，其特征在于：所述无铅Sn基软钎料合金为SnAg系、SnCu系或SnAgCu系钎料合金。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107723710A (zh) * 2017-11-15 2018-02-23 北京石油化工学院 一种退火态纯钛及钛合金的金相腐蚀剂及其使用方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103196733A (zh) * 2013-04-01 2013-07-10 东方电气集团东方汽轮机有限公司 一种显示镍基高温合金的金相组织所用的侵蚀剂及方法
CN104862620A (zh) * 2015-05-25 2015-08-26 山东大学 一种诱导Al84Ni10Gd6非晶合金发生相分离的方法
CN104897454A (zh) * 2015-06-30 2015-09-09 东南大学 一种纳米级碳化物透射电镜萃取复型样的制备方法
CN105063621A (zh) * 2015-08-06 2015-11-18 河南科技大学 一种镁合金金相腐蚀剂
CN105112917A (zh) * 2015-08-27 2015-12-02 河南科技大学 一种金属间化合物腐蚀剂及Cu6Sn5金属间化合物三维形貌显示方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103196733A (zh) * 2013-04-01 2013-07-10 东方电气集团东方汽轮机有限公司 一种显示镍基高温合金的金相组织所用的侵蚀剂及方法
CN104862620A (zh) * 2015-05-25 2015-08-26 山东大学 一种诱导Al84Ni10Gd6非晶合金发生相分离的方法
CN104897454A (zh) * 2015-06-30 2015-09-09 东南大学 一种纳米级碳化物透射电镜萃取复型样的制备方法
CN105063621A (zh) * 2015-08-06 2015-11-18 河南科技大学 一种镁合金金相腐蚀剂
CN105112917A (zh) * 2015-08-27 2015-12-02 河南科技大学 一种金属间化合物腐蚀剂及Cu6Sn5金属间化合物三维形貌显示方法

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