无铅波峰焊Sn-Bi-Ag-Cu钎料焊点剥离机制

对波峰焊常用的Sn-Bi-Ag-Cu无铅钎料进行了通孔波峰焊焊点剥离现象的模拟实验。分析表明,凝固延迟及铋元素偏析导致焊盘拐角附近钎料区在结晶后期残存液相最终成为缩孔的聚集区,结晶后期该区的低塑性使收缩应变容易超过材料的塑性而发生开裂,且发生机制与结晶裂纹发生的机制相同,强偏析元素铋的存在导致剥离概率极高。通孔拐角附近是应力应变的集中区,沿界面至焊盘外缘,应力应变逐渐降低。Sn-Bi-Ag-Cu系钎料焊点剥离的发生机制是由于Bi元素在焊盘/钎料界面富集使拐角附近钎料的液相线温度降低,结晶后期该区因固液共存而成为相对低塑性区,在应力作用下开裂并向焊盘外缘扩展。     

板级封装焊点中热疲劳裂纹的萌生及扩展过程

采用试验观测和数值模拟相结合的方法研究表面贴装板级封装焊点在热疲劳过程中的裂纹萌生及扩展规律。结果表明,在热疲劳过程中,焊点上存在着3个典型的热疲劳裂纹萌生位置,其中器件与钎料的交角附近区域最容易发生裂纹萌生。这与数值模拟分析得到的焊点在热疲劳过程中所产生的非弹性应变分布规律基本一致。无铅钎料焊点相对于锡铅钎料焊点具有相对较长的热疲劳寿命;焊盘尺寸较小时,热疲劳裂纹扩展速度相对较大。这与焊点中的等效非弹性应变数值具有较好的一致性。     

热冲击条件下倒装组装微焊点的可靠性——裂纹生长机理

研究热冲击条件下细间距倒装微焊点的裂纹萌生及扩展,通过观察裂纹生长路径,并结合累积塑性应变能密度及应变在焊点上的分布,分析裂纹的生长机理. 结果表明,裂纹形成在微焊点外侧,位于镍焊盘界面IMC与焊料基体之间的界面上;随着循环次数的增加,裂纹进入镍焊盘附近的焊料基体中,沿着焊盘平行的方向扩展,累积塑性应变能密度及应变在微焊点上的分布与裂纹扩展方向一致. 对裂纹生长机理探讨可知,IMC与微焊点之间的界面处于双重应力集中状态,因此裂纹易在微焊点及IMC之间的界面上萌生;随着循环次数的增加,焊料基体的塑性变形增加,高塑性的焊料区域为裂纹扩展提供了条件.     

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.     

CBGA焊点热循环条件下的可靠性

研究了陶瓷球栅阵列（CBGA）器件在-55～125℃温度循环条件下的热疲劳寿命,采用光学显微镜研究了失效试件焊点的失效机制,分析了裂纹萌生和扩展的方式。结果表明,失效试件裂纹最先萌生于四周最外侧焊球上下界面外边缘处,随着循环次数的增加,裂纹沿该界面从焊球边缘向中心扩展,裂纹的萌生和扩展是该处应力应变集中、热循环和蠕变相互作用的结果。     

BGA无铅焊点在跌落冲击载荷下的失效模式与机理

通过PCB组件跌落试验,探究了BGA封装的失效模式和失效机理;分析了焊球中裂纹的产生机理及扩展特点.结果表明,BGA封装失效的主要原因是焊球裂纹和PCB结构性断裂.焊球裂纹主要有两种,分别位于焊球顶部和根部,且产生机理不同.焊球顶部由于重力导致局部钎料不足而使焊球与阻焊膜之间产生间隙,进而形成裂纹;焊球根部则是由于残留助焊剂与焊球和阻焊膜之间存在间隙,在载荷作用下形成裂纹.裂纹的扩展与裂纹源的初始位置、方向及应力情况有关,焊盘与焊球的相对位置对裂纹的扩展有重要影响.     

塑料封装球栅阵列器件焊点的可靠性

对比了充胶和未充胶塑料封装球栅阵列(PBGA)器件在-40 ℃～125 ℃温度循环条件下的热疲劳寿命,采用光学显微镜研究了失效样品焊点的失效机制,并分析了充胶提高器件热疲劳寿命的机制.实验发现底充胶可使PBGA样品的寿命从500周提高到2000周以上,失效样品裂纹最先萌生于最外侧焊球中近硅芯片界面外边缘处,界面处焊料组织粗化及界面脆性金属间化合物Ni3Sn2和NiSn3相的生成均促使裂纹沿该界面从焊球边缘向中心扩展.PBGA焊点界面处裂纹的萌生和扩展是该处应力应变集中、焊料组织粗化以及生成脆性金属间化合物等各种金属学和力学因素共同作用的结果.     

BGA结构Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu焊点低温回流时界面反应和IMC生长行为

采用差示扫描量热法将焊点的熔化行为表征与焊点回流焊工艺相结合,研究了球栅阵列（BGA）结构单界面Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu微焊点在钎料熔化温度附近等温时效形成局部熔化焊点时的界面反应及界面金属间化合物（IMC）的生长行为.结果表明,在钎料熔点217℃时效时,焊点中钎料基体仅发生界面局部熔化;而在稍高于熔点的218℃时效时,焊点钎料基体中全部共晶相和部分-Sn相发生熔化,且Cu基底层的消耗量显著增大,绝大部分Cu基底直接溶蚀进入钎料基体并导致界面IMC净生长厚度相对217℃时效时减小;等温时效温度升高至230℃时,焊点中钎料基体全部熔化,界面IMC厚度达到最大值.界面IMC的生长动力学研究结果表明,界面Cu₆Sn₅和Cu₃Sn层的生长分别受晶界扩散和体积扩散控制,但界面IMC层的晶界凹槽、晶粒粗化和溶蚀等因素对其生长行为也有明显影响.     

功率循环载荷下BGA焊点应力与应变分析

建立了球栅阵列封装(ball grid array, BGA)焊点有限元分析模型，基于ANAND本构方程，分析了BGA焊点在功率循环载荷下应力与应变的分布情况，并搭建试验平台，完成了功率循环载荷下BGA封装器件应力与应变的测量试验，验证了仿真分析的可行性.选取焊点高度、焊点直径、焊盘直径和FR4基板厚度完成了正交试验分析，通过非线性回归分析得到高拟合度的BGA焊点功率循环应力量化评价模型.结果表明，BGA焊点结构参数对焊点应力影响大小排序为焊盘直径、FR4基板厚度、焊点直径和焊点高度，焊盘直径对BGA焊点应力影响显著，焊点直径、焊点高度和FR4基板厚度对BGA焊点应力影响不显著；最优参数水平组合为焊点高度0.39 mm、焊点直径0.42 mm、焊盘直径0.34 mm和FR4基板厚度0.8 mm，最优水平组合下BGA焊点应力与应变明显降低.     

驻留时间和加载速率对无铅焊点低周疲劳行为的影响

在25 ℃下利用单轴微力疲劳试验机对96.5Sn-3Ag-0.5Cu无铅焊点进行不同驻留时间(1~20 s)和不同应变速率(0.01~0.08 mm/s)条件下的低周疲劳试验. 结果表明,在25 ℃下1~20 s的驻留时间对焊点的疲劳寿命影响不大;随着应变速率的加快,焊点的疲劳寿命逐渐降低,断裂机制逐渐由延性断裂向脆性断裂转变. 不同应变速率条件下的疲劳裂纹主要在焊点边缘钎料与金属间化合物(IMC)之间的界面处萌生,并在近IMC层的钎料内扩展. 焊点断口主要分为:裂纹扩展区和最终断裂区.     

基于PROFIBUS的FMS研究

该文结合我院的实际情况和专业特点，介绍了一种基于PROFIBUS的集教学、科研和生产为一体的轴类零件柔性加工系统，它包括FMS的结构、组成和特点，同时对系统控制软件的结构作了分析和研究。     

高温合金钢污着生物的调查

调查了高温合金钢表面污着生物的种类、组成和生物量,并对调查结果作初步分析.结果表明,180铁合金、181镍合金和182镍合金3种高温合金钢在海中浸泡7a之后记录有9种附着动物,无藻类附着,其中布纹藤壶(Balanusamphitritacommunisdarwin)和多室草苔虫(Bugulanerti-nalinnaeus)是优势种,高温合金钢挂板上记录2种珊瑚:石花虫(Telestosp)和米氏齿珊瑚(Oulangla,stockesianamiltoniYabeetEguchi)固着于试板.初步分析高     

对涂油金属电极电化学不均匀性研究

采用丝束电极,对涂油金属的电化学不均匀性进行了研究。结果表明,丝束电极表面电化学状态是均匀的,涂油金属的腐蚀电位及油膜电阻的分布是不均匀的;油溶性缓蚀剂的加入,可以使涂油金属的腐蚀电位正移,可以减少或消除油膜低阻区。     

流体力学因素对冲刷腐蚀的影响机制

综述了流速流态,攻角以及颗粒性质等流体力学因素对冲刷腐蚀的影响机制,讨论了流体力学的因素的重要性、流体力学条件的描述、关键的流体力学参数以及扰流条件下局部流速流态的获取,并论述了如何从流体力学方面控制冲刷腐蚀。     

基于机器人焊接的视觉传感系统研究综述

综述了焊接机器人传感系统的研究现状，比较了目前常用的焊接机器人传感技术，重点分析了被动视觉技术和基于激光三角测量原理的主动视觉技术在焊接中的应用，并给出了国内外的开发实例。     

钢铁材料在海水中阴极氧还原反应研究进展

概括地介绍了海水中溶解氧在钢铁材料表面上的还原机理,综述了钢铁材料表面氧化膜、生物膜、海水中离子对氧还原反应的影响,总结了应用于氧还原反应研究中的测试方法.     

机动管线防护涂层的选择探讨

机动管线是用于实施油料补给的装配式钢质管线，正确选择防护涂层具有重要意义。文章分析了槽头型机动管线的使用情况和腐蚀情况，讨论了防护涂层应具备的性能和机动管线的防护方式，指出其外层适宜采用镀锌防护，内层适宜采用环氧粉末涂层防护。     

海上平台生产管道的服役寿命分析

根据我国南海某油田平台生产管线的历年穿孔记录,分析了影响管线服役寿命的因素.结果表明,管输流体流速对管线服役寿命起决定作用.从统计曲线上估算了临界流速的大小,当流速超过上述临界值时,管线服役寿命不会超过2年;临界流速从2004年时的4.5 m/s下降到2004年后(2005、2006到2007年至今)的2.0 m/s,是造成该油田近年来穿孔频率加大的根本原因.     

AUGER STUDY OF CARBON LAYER ON ON IMPLANTED STEEL SURFACE

The carbon layers on implanted steel surface have been studied by means of Auger spectra. Itis shown that the thickness of the carbon layer is proportional to the dose of implanted ions.By comparison with the results of friction and wear tests, the friction coefficient is smallerthan 0.20 at the first part of the friction coefficient curve. It is considered that the graphiticcarbon layer on the top of steel is helpful to reducing the surface friction coefficient of steel.     

金属/陶瓷润湿性的研究现状

金属 /陶瓷润湿性是材料科学中普遍存在的现象 ,人们很早就开始了这方面的研究。研究金属对陶瓷的润湿性对开发新型金属 /陶瓷体系 ,探寻和发展材料的制备技术 ,制备高性能金属 /陶瓷复合材料有着重要的现实意义。本文从陶瓷 /金属的润湿现象及其机理出发 ,介绍了润湿性研究的实验研究方法 ,并探讨改善润湿性的途径