Cu-In系中Cu11In9相的生长动力学研究

采用电沉积方法在Cu基底上制备一层In薄膜得到Cu-In扩散偶.将扩散偶在T=453K、503K和553K时分别进行t=20min、40min、60min和90 min的热处理.实验结果表明,在Cu-In扩散偶界面形成了不同厚度的金属间化合物层Cu11In9相;将Cu11In9相的厚度与热处理时间的关系接经验公式进行拟合,得到比例常数k和生长速率时间指数n;k和n值的大小表明,金属间化合物Cu11In9相层的生长速率受扩散和固态铜在液态铟中的溶解共同控制.     

热处理对冷轧铜铝复合板材界面扩散层结构的影响

用SEM、TEM、微区XRD等手段分析了复合板界面扩散层的形貌和结构,研究了热处理工艺对冷轧铜铝复合板材界面扩散层结构的影响,讨论界面扩散层形成规律。研究表明,冷轧铜铝复合板经过扩散热处理后,在复合界面形成具有扩散性质的界面层,随着热处理时间的延续,界面扩散层由最初的单层逐渐生长为三层,进一步延长热处理时间,界面层的层数不变,厚度略有增加;界面层含有q(Al2Cu)相、h2(AlCu)相和g2(Al4Cu9)相等金属间化合物;界面扩散层结构为:铝侧的Al-Cu固溶体与q(Al2Cu)相复合层、h2(AlCu)相层和铜侧的Cu-Al固溶体与g2(Al4Cu9)相复合层。     

Sn-3.5Ag/Cu界面金属间化合物的生长行为研究

研究了Sn-3.5Ag无铅钎料和Cu基体在钎焊和时效过程中界面金属间化合物的形成和生长行为.结果表明,在钎焊过程中,由于钎料中存在着Cu的溶解度,界面处生成的金属间化合物存在着分解现象.因此Sn-3.5Ag/Cu界面金属间化合物层厚度与化合物层的分解有着密切关系.由于吸附作用,金属间化合物表面形成了纳米级的Ag3Sn颗粒.当钎焊接头在70,125,170℃时效时,钎焊时形成的扇贝状金属间化合物转变为层状.金属间化合物的生长厚度与时效时间的平方根呈线性关系,其生长受扩散机制控制.整个金属间化合物层和Cu6Sn5层的生长激活能分别为75.16 kJ/mol,58.59kJ/mol.     

热循环对SnAgCu(纳米Al)/Cu焊点界面与性能影响

研究了纳米0.1%(质量分数)Al颗粒对SnAgCu无铅钎料与铜基板之间界面反应的影响,研究两种无铅钎料界面在-55~125℃热循环过程中的生长行为及其焊点力学性能变化。结果表明:随着热循环次数的增加,界面层金属间化合物的厚度明显增加,焊后界面层金属间化合物为Cu6Sn5相,在热循环过程中在Cu6Sn5和Cu基板之间出现Cu3Sn相。发现纳米Al颗粒的添加,界面层金属间化合物的厚度明显减少,纳米颗粒对界面层的生长具有明显的抑制作用。同时对焊点在热循环过程中的可靠性进行分析,发现焊点的拉伸力随着循环次数的增加逐渐降低,含纳米Al颗粒的焊点具有明显的优越性,在焊点服役期间,焊点失效路径为Cu6Sn5/Cu3Sn的界面处。     

合金元素对Cu/Sn-/Cu回流焊焊点界面微观结构及剪切性能的影响

选用Sn64Bi35Ag1、Sn64.7Bi35Ag0.3和Sn99Ag0.3Cu0.7三种不同的钎料进行回流焊焊接试验,研究高Bi元素、低Ag元素钎料及低Ag钎料对Sn基钎料焊点微观组织及剪切性能的影响.结果表明:各焊点界面处均生成了 一层扇贝状的Cu6Sn5金属间化合物,在含Bi元素的钎料焊点中,Bi元素在焊点界面及内部聚集,导致界面处金属间化合物层的厚度增加,大量富Bi相呈脆性,降低钎料中的Ag含量对焊点中Bi元素的富集现象有减弱作用.Sn99Ag0.3Cu0.7钎料焊点界面处的金属间化合物层厚度最小,且焊点内部形成了细小的Ag3Sn相颗粒,共晶组织呈均匀分布,使得焊点剪切性能最优,其剪切强度达20.4 MPa.     

铸轧铜铝复合板界面演变规律研究

采用铸轧法制备了铜铝复合板,利用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪等分析手段考察了界面微观形貌和物相成分,分析了轧制和退火过程中界面的演变过程。结果表明,热处理过程中的界面演变过程主要包括过饱和固溶体形成、金属间化合物形核析出、金属间化合物沿界面横向相连、界面层增厚四个阶段。剥离过程中界面沿CuAl_2层开裂,随着退火时间的延长,剥离面形貌由撕裂棱和沟槽转变为撕裂平台和裂纹。轧制过程中界面层发生脆性断裂,纯铜和纯铝挤入裂缝形成直接接触区域。随着轧制压下率的增大,铜铝直接接触区域所占比例增大,破碎的界面层以尺寸较小的碎块状嵌在纯铜和纯铝之间,且碎块与界面之间呈一定夹角分布。     

感应加热重熔无铅钎料凸台的界面反应及剪切性能

感应自发热重熔（ISHR）技术在电子互连的应用中具有明显的三维选择性加热和快速加热等优点．该方法能够很好地解决由于无铅钎料的应用引起的日益严重的诸多问题，如球栅阵列中各钎料球受热不均匀和芯片基板与钎料球同时受热等．为此，采用ISHR进行了无铅钎料Sn3．5Ag在Au／Ni／Cu焊盘上的重熔实验、高温老化实验以及凸台剪切实验．由实验结果可知钎料凸台可以提供足够的剪切强度．文中讨论了界面反应和金属间化合物的演化．在老化期间界面处生长了连续的Ni3Sn4金属间化合物层，同时在钎料体内部生成了分散的（Aux，Ni1-x）Sn4化合物．金属间化合物的生长速度与老化时间的平方根成正比。由此可以判断金属间化合物的生长是一种扩散控制过程．     

纳米Cr颗粒对Sn-Zn-Bi-In/Cu钎焊焊点性能的影响

通过向Sn-Zn-Bi-In钎料中添加不同含量的纳米Cr颗粒制成新型复合钎料Sn-5Zn-10Bi-10In-xCr(x=0％,0.1％,0.3％,0.5％,质量分数),探讨纳米C r颗粒对时效前后钎焊焊点的组织形貌、元素分布、物相组成和力学性能的影响.结果表明:纳米Cr颗粒的添加能够抑制焊点金属间化合物(IMCs)的生长,随着纳米Cr颗粒含量的增加,IMCs扩散层厚度逐渐降低;界面处IMCs扩散层靠近母材Cu一侧为Cu5 Zn8相,靠近钎料区一侧为Cu6 Sn5相;随时效时间的增加,钎料侧部分Cu5 Zn8化合物长大分解,Cu3 Sn相形成;纳米Cr颗粒抑制了时效过程中IMCs扩散层的进一步长大;随着纳米Cr颗粒含量的增加,焊接焊点的剪切强度和显微硬度均先增加后下降,Sn-5Zn-10Bi-10In-0.3Cr/Cu焊点的剪切强度和硬度最高;时效后焊件的剪切强度比时效前均有所下降,但纳米Cr颗粒的添加使焊点保持了良好的剪切强度,时效后焊点钎料区显微硬度比时效前有所上升,但也始终保持在30HV0.1以下.     

Sn8Zn3Bi-xCu/Cu焊接接头界面反应及力学性能研究

以Sn8Zn3Bi为研究对象,采用微合金化方法研究了不同含量的Cu元素对其显微组织、钎料合金与Cu基板钎焊后的界面金属间化合物(IMC)层尺寸及焊接接头剪切强度的影响。结果表明,Sn8Zn3Bi-xCu/Cu(x=0.3,0.5,0.8,1.0,1.5)焊接界面IMC主要为层状Cu5Zn8相。随着Cu含量的增加,界面IMC层的厚度逐渐减小,接头的剪切强度逐渐提高,Sn8Zn3Bi-1.5Cu/Cu接头剪切强度较Sn8Zn3Bi/Cu显著提高。经120℃时效处理后,Sn8Zn3BixCu/Cu(x=0,0.3,0.5,0.8,1.0,1.5)焊接接头剪切强度都明显下降,接头断裂方式由韧性断裂转为局部脆性断裂,但添加了Cu元素的钎料界面IMC生长速度较Sn8Zn3Bi钎料慢,因此Cu元素的添加抑制了界面IMC层的生长。     

超声振动对铝/铜等离子弧熔钎焊接头组织及力学性能的影响

采用超声辅助等离子弧熔钎焊工艺实现了铝/铜异种金属连接,获得了成形良好的铝/铜搭接接头.利用 SEM、EDS、XRD和拉伸试验等测试方法,研究了超声振动对焊缝成形、焊缝晶粒尺寸、接头的界面结构和力学性能的影响.结果发现:不施加超声振动时,接头界面处有大约55 μm厚的金属间化合物层形成,Al-Cu共晶区出现一些树枝晶和粗大的等轴晶,焊接接头的剪切强度为51. 37 MPa.施加超声振动后,铝在铜基体上的浸润铺展面积增加,金属间化合物层的厚度下降到29 μm,Al-Cu共晶区的晶粒尺寸明显减小,焊接接头的剪切强度增加到84. 93 MPa.接头的断裂方式为脆性断裂.