矩形片状元件无铅焊点断裂机制

采用微焊点强度测试仪测试了Sn-Ag-Cu钎料和Sn-Pb钎料钎焊的矩形片状元件钎焊接头的抗剪强度,并对焊点断口进行了扫描电镜分析.结果表明,Sn-Ag-Cu无铅钎料焊点的抗剪力明显大于Sn-Pb钎料焊点的抗剪力,但是两种焊点的剪切力变化曲线相似,表明焊点在剪切失效前都有明显的塑性应变过程.断口SEM分析发现,两种焊点的断裂位置都位于钎料与元件底面焊盘的界面处和钎料与元件侧面焊盘的界面处,且Sn-Ag-Cu钎料焊点的性能都比Sn-Pb钎料焊点的性能优异,说明Sn-Ag-Cu钎料完全可以替代Sn-Pb钎料钎焊矩形片状元件.     

铝合金表面电弧喷涂Ag基涂层及其低温钎焊行为

在波导器件中,铝合金壳体较差的润湿性制约了其与微带电路板之间大面积、可靠低温钎焊连接. 通过电弧喷涂技术在5A06铝合金表面制备了厚度约为80 μm的Ag-15%Ni(质量分数)单一涂层和Ni-5%Al/Ag-15%Ni(质量分数)复合涂层,以提升Sn-Pb钎料在其表面的润湿性. 对比研究了两种涂层的显微结构、涂层界面结合性能、低温钎焊行为及钎焊接头剪切失效机制. 结果表明,涂层与铝合金基板间形成了良好的界面结合,并且两种涂层均具有较好的低温焊接性. 其中,Ag-15%Ni单一涂层与铝合金基板的结合强度为40 MPa,喷涂后铝合金基板与T2紫铜形成的钎焊接头抗剪强度为26 MPa. 相较而言,Ni-5%Al /Ag-15%Ni复合涂层展现出更佳的涂层结合强度(42 MPa)和钎焊接头抗剪强度(31 MPa).     

钎焊及其设备

SnPb钎料与Au／Ni／Cu焊盘反应过程中Au的分布；金属／陶瓷发热体直接钎焊接头的应力分析；钎焊温度对TC4与Ti3Al—Nb合金钎焊接头组织的影响；SiC陶瓷与Ti合金的（Ag—Cu—Ti）-W复合钎焊接头组织结构研究；采用多层钎焊维修损坏的部件或工具；无铅波峰焊Sn—Bi—Ag—Cu钎料焊点剥离机制。[编者按]     

Ni-Cu泡沫强化In-Sn复合钎料低温钎焊镀银铝合金板接头组织及力学性能研究

采用60%和80%孔隙度Ni-Cu合金泡沫强化/In-Sn复合钎料于160℃对镀银铝合金板进行低温钎焊连接,文中研究了钎焊时间对钎焊接头显微结构及力学性能的影响。结果表明,随着钎焊时间的延长,界面处的Ag2In逐渐增厚,钎缝中(Cu, Ni)6(Sn, In)5和(Cu, Ni)6Sn5反应物逐渐增多。80%和60%孔隙度强化的复合钎料钎焊接头的抗剪强度均随钎焊时间的延长而提高,在120 min时,钎焊接头的抗剪强度达到最高值,分别为18.4 MPa和31.5 MPa,相较于纯In-Sn共晶钎焊接头强度(6.81 MPa)分别提升了2.7倍和4.6倍。     

缓冲层添加方式对钢/银基钎料钎焊接头的影响

对比研究了两种缓冲层添加方式对钢/银基钎料钎焊接头组织和强度的影响。结果表明,采用复合钎料,缓冲层与钎料界面结合较好,界面洁净;预置缓冲层试样缓冲层Cu与钎料结合稍差。复合钎料钎焊接头抗剪强度高于预置缓冲层钎焊接头抗剪强度。     

时效对SnCuSb/Cu钎焊接头抗剪强度与断口特征的影响

研究了150℃时效对Sn-0.7Cu-xSb/Cu(x=0,0.25,0.5,0.75,1.0)钎焊接头抗剪强度和断口特征的影响.结果表明,随着Sb元素含量的增加,钎焊接头的抗剪强度升高;接头抗剪强度随时效时间的增加而明显降低.接头剪切断裂的位置是在钎料上,也出现在钎料和金属间化合物Cu6Sn5之间.对于焊后态试样,其断裂位置在钎料上的情况占绝大部分,断口上分布有大量韧窝,断裂类型主要是韧性断裂.随时效时间的增加,接头的断裂位置向钎料与界面化合物各占一半过渡.时效500h,断口处已经可以看到Cu3Sn的存在,断口已经由韧性转变为脆性.     

钎焊中Au80Sn20共晶钎料与Ni/Au镀层的界面反应

采用Au80Sn20共晶钎料钎焊4J34可伐合金基板与铝硅基板(50%Si-Al),板材表面均有Ni/Au镀层。通过光学显微镜研究了工艺参数对钎缝宏观形貌的影响。采用扫描电镜、EDS能谱分析和XRD检测研究了钎缝组织成分以及钎料与基板、基板镀层间的元素扩散和界面反应,从而探究异种金属材料钎焊连接机理。结果表明,钎焊时,基板材料表面的Au层完全进入钎料中,暴露出的Ni层与钎料中的Sn形成金属间化合物Ni_3Sn_4,钎料发生共晶反应生成AuSn共晶与Au5Sn棒状枝晶,并析出大量的Au,Au_5Sn包围在Ni_3Sn_4外围,钎料中间层形成AuSn共晶与富Au区。基板元素Fe、Co、Al、Si和钎料元素Au、Sn均无法通过Ni镀层的阻挡相互扩散,唯一能突破Ni镀层在基板和钎料中扩散的是P元素。     

铜铝异种金属钎焊工艺研究

由于Sn基钎料对硬铝的润湿性差及焊后服役过程钎焊接头耐腐蚀性降低的问题,因此制备高可靠性的大面积、高致密度的铜铝异种金属的钎焊接头是非常困难的。本文研究了铜与硬铝之间的钎焊连接工艺,提出了在硬铝表面化学镀Ni-P的方法,并且采用炉中钎焊来保证钎焊温度的均匀。试验结果表明:采用这一工艺方法可以很好地实现铜与硬铝之间的钎焊连接,所获得的钎缝没有明显的钎焊缺陷;在Ni-P/Sn-5Sb钎料界面形成(Ni,Cu)3Sn4相,而在Cu/Sn-5Sb钎料界面形成扇贝状的Cu6Sn5相。     

中间层厚度对复合钎料钎焊接头强度的影响

采用中间层Cu合金厚度不同的3种CT861复合钎料钎焊低碳钢,研究不同钎料钎焊接头的组织和强度。结果表明:中间层Cu合金厚度不同,复合钎料钎焊低碳钢接头抗剪强度不同,抗剪强度随中间层厚度增加而降低。中间层Cu合金厚度为0.075 mm时复合钎料钎焊接头抗剪强度为214 MPa,Cu合金厚度为0.1 mm时复合钎料钎焊接头抗剪强度为170 MPa,Cu合金厚度为0.15 mm时复合钎料钎焊接头抗剪强度为137 MPa。可根据强度需要,选用不同厚度中间层的CT861复合钎料。     

热冲击下Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu钎焊接头组织与性能

借助于SEM、EDS、XRD等检测手段对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu钎焊接头进行观察分析,研究了钎焊工艺参数及热冲击条件对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu钎焊接头界面金属间化合物和力学性能的影响。结果表明:添加0.05%(质量分数)Ni能细化Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金的初生β-Sn相和共晶组织;钎焊温度270℃和钎焊时间240 s时,钎焊接头抗剪切强度最大达26.9 MPa,较未添加Ni的钎焊接头提高8.9%;随着热冲击周期的增加,钎焊接头界面金属间化合物层平均厚度增加,界面粗糙度先增大后减小,钎焊接头强度降低;添加0.05%Ni能够抑制接头界面金属间化合物的成长、钎焊接头强度的降低,有利于改善接头可靠性。     

Sn-Zn钎料钎焊镁合金AZ31B接头的显微组织及力学性能

以Sn-Zn钎料对变形镁合金AZ31B进行了炉中钎焊,研究了变形镁合金AZ31B钎焊接头的微观结构与连接强度。采用XRD、SEM、EDS等仪器分析了钎焊接头的界面组织和钎缝物相,测试了钎焊接头的剪切强度与钎缝组织的显微硬度。结果表明,Sn-Zn钎料在钎焊过程中与母材AZ31B发生溶解与扩散作用,在钎缝中生成金属间化合物Mg2Sn和(β-Sn+Mg2Sn)共晶组织。钎焊接头中母材的显微硬度最低,Mg2Sn的显微硬度最高,钎焊搭接接头平均抗剪切强度达到48 MPa。钎焊搭接接头的主要断裂形式为沿晶脆性断裂,断裂主要发生在共晶组织和Mg2Sn相处。     

AuSn钎料及AuSn/Ni焊点的组织性能研究

分别采用叠轧-合金化法和回流焊技术制备AuSn箔材钎料和AuSn/Ni焊点,用扫描电子显微镜及电子万能试验机研究钎焊时间对AuSn/Ni界面组织及焊点剪切性能的影响。结果表明:采用叠轧-合金化法制备的AuSn钎料的熔点和化学成分都接近Au-20Sn共晶钎料。Ni/AuSn/Ni焊点在330℃钎焊30s时形成良好的层状ζ-(Au,Ni)5Sn+δ-(Au,Ni)Sn共晶组织;钎焊60s时,AuSn/Ni界面产生薄而平直的(Ni,Au)3Sn2金属间化合物(IMC)层和针状(Ni,Au)3Sn2化合物;随着钎焊时间继续延长,(Ni,Au)3Sn2IMC层厚度明显增加,针状(Ni,Au)3Sn2化合物异常长大。同时,随着钎焊时间延长Ni/AuSn/Ni钎焊接头的剪切强度先增加后减小,钎焊90s时的剪切强度达到最高12.49MPa。     

6061铝合金与可伐合金钎焊接头残余应力分析

为探究钎焊接头中残余应力分布问题,选用Au80Sn20/Sn63Pb37两种共晶钎料分别钎焊6061铝合金/4J34可伐合金基板,形成钎焊接头进行试验。选取不同的钎焊工艺参数(钎焊温度、钎焊时间等),以研究钎焊工艺对钎缝残余应力分布的影响规律,并进一步对残余应力进行数值模拟和研究。结果表明,残余应力均为拉应力,且靠近可伐合金侧钎缝的残余应力更高,钎焊接头在可伐合金侧钎缝更容易出现断裂;对于Au80Sn20钎料,在相同钎焊温度下,随着钎焊时间的增加,铝合金侧钎缝处的残余应力会略有增大;对于Sn63Pb37钎料,不同的钎焊温度和钎焊时间对数值结果影响不大。X射线残余应力实测结果与计算值的一致性良好,证明了模拟计算结果的正确性,为研究电子产品中轻质合金钎焊接头的可靠性提供了一种有效方法。     

钎料熔滴与焊盘界面反应及再重熔时的界面组织演变

采用熔滴直接凸点制作方法,对共晶SnPb及SnAgCu钎料熔滴与Au/Ni/Cu焊盘所形成的凸点/焊盘界面组织进行了研究,并与激光重熔条件下获得的凸点/焊盘界面组织进行了比较,考察了凸点/焊盘界面组织在随后的再重熔过程中的演变.结果表明:钎料熔滴与焊盘在接触过程中形成了Au-Sn化合物,Au层并未完全反应.在随后的再重熔过程中,Au层被完全消耗,全部溶入钎料基体中,Ni层与钎料发生反应.无铅钎料(SnAgCu)和SnPb钎料所形成的界面组织明显不同;再重熔后SnPb钎料/焊盘的界面组织为Ni3Sn1,SnAgCu钎料/焊盘界面组织为(CuxNi1-x)6Sn5.     

钎焊及其设备

高纯氧化铝与金属钛的钎焊，热循环对CBGA封装焊点组织和抗剪强度的影响，时效处理对Sn57Bi0．5Ag／Cu钎焊接头组织及性能的影响，用磷酸盐粘合剂钎焊膏钎焊铜板结构[俄]，     

SnPb钎料与Au/Ni/Cu焊盘反应过程中Au的分布

采用熔融的共晶锡铅钎料熔滴与Au/Ni/Cu焊盘瞬时接触液固反应形成钎料凸点,随后进行再流焊及老化.对这一过程中的钎料/焊盘界面金属间化合物组织的演化,尤其是Au-Sn化合物的形成及分布进行了研究.结果表明,钎料熔滴与焊盘液固反应形成了Au-Sn界面化合物,铜层未完全反应.在随后的再流焊过程中,界面处的铜层完全消耗掉,镍层与钎料反应形成Ni3Sn4界面组织;针状的AuSn4化合物分布于钎料基体中.老化条件下分布于钎料基体中的AuSn4重新在界面沉积,在Ni3Sn4层上形成(AuxNi1-x)Sn4层.(AuxNi1-x)Sn4在界面的沉积遵循分解扩散机制,并促进富铅相的形成.钎料与焊盘反应过程中Au-Sn化合物的演化及分布直接影响钎料与焊盘的连接强度.     

金对Sn63Pb37共晶钎料性能的影响

Sn63Pb37共晶合金是一种应用很广泛的钎料,在其中加入2%、4%的Au,钎料的熔点改变不大,但可以提高其强度和延伸率,提高钎焊接头的剪切强度,钎料的电阻率随着Au含量的增加而增加.在Sn63Pb37共晶钎料中加入少量Au可以抑止钎焊时钎料对金和金基材料母材的过渡熔蚀.     

石墨/紫铜间接钎焊接头的界面组织及力学性能

在950℃,30 min条件下,采用含活性元素Ti的Sn0.3Ag0.7Cu-x Ti(x=1.0,1.2,1.4,1.6,1.8,质量分数,%)金属粉末对石墨进行反应金属化,然后用Sn0.3Ag0.7Cu钎料在真空条件下实现了紫铜和石墨的间接钎焊.钎焊接头的典型界面结构为:紫铜/Cu3Sn/Cu6Sn5/b-Sn/Ti C/石墨.在反应金属化过程中金属化粉末中的Ti起到重要作用,而Ti含量对钎焊接头的界面组织和抗剪强度没有影响.随着钎焊温度升高,紫铜中越来越多的Cu溶解到液相钎料中反应生成Cu-Sn化合物,接头的抗剪强度有一定程度的提高.断口分析表明:接头主要在b-Sn层中断裂,并呈现韧性断裂.当Cu-Sn化合物充满整个钎缝(600℃),接头强度大幅提高,达到30 MPa,接头在石墨母材完全断裂.     

基于银合金先导润湿的铜磷钎料钎焊钢分析

基于低熔点合金先导润湿的原理,设计制备了一种表面覆盖低熔点银合金层的新型铜磷焊片.采用该焊片钎焊45碳钢,分析了界面反应机理及钎焊接头性能,并和使用普通铜磷焊片钎焊的碳钢接头进行了对比.结果表明,表面覆盖的低熔点银合金早于铜磷合金熔化润湿碳钢基体,并形成反应层,铜磷钎料熔化后与银合金层反应熔合,冷却后形成良好的冶金连接;与使用铜磷钎料直接钎焊的接头相比,银合金先导润湿钎焊的铜磷/碳钢界面化合物层厚度明显减小,抗剪强度超过160 MPa,断裂发生在靠近连接界面的钎焊材料内部,接头强韧性显著改善.     

TA15钛合金真空钎焊接头显微组织及力学性能

采用Ti-Zr-Ni-Cu钎料完成了不同工艺参数下TA15钛合金的真空钎焊,分析了不同钎焊工艺参数对钎焊接头显微组织和力学性能的影响,以及钎焊接头界面组织的演变规律。研究结果表明:随着钎焊温度的升高和保温时间的延长,界面处缺陷减少,并逐渐消失,实现了连接界面的良好填充,界面上存在大量层片状α相,按一定角度生长,分布均匀,当温度超过930℃后界面α相粗化。随着钎焊温度的升高和保温时间的延长,钎焊接头抗剪强度呈先提高后降低的趋势,当钎焊温度为930℃和保温时间为60 min时,钎焊接头的抗剪强度达到最大值。