尺寸效应下的无铅微焊点研究进展

为了研究无铅微焊点在尺寸效应下的可靠性,综述了微焊点的界面反应机制,常用添加元素对微连接金属间化合物(IMC)的作用及微焊点在尺寸效应下的主要问题.分析表明,IMC层主要由两种铜锡化合物Cu6 Sn5和Cu3 Sn组成.微焊点的连接形式有焊盘小尺寸微焊点和微通孔焊盘无铅微焊点两种,柯肯达尔(Kirkendall)孔洞、电迁移及焊料尺寸都会对接头的力学性能、拉伸强度和剪切强度造成较大的影响.同时,压力钎焊等新工艺可以促进焊料中元素的扩散,从而对抑制接头组织中脆性相和提高钎焊接头强度有显著效果.     

不同Cu/Sn比与IMC-Cu复合微焊点形成速度的相关性

为了研究不同Cu/Sn比对复合微焊点IMC-Cu界面生长行为的影响,采用瞬态液相连接技术与热压焊相结合的方法,以泡沫铜、纯Sn和Cu基板为原料,制备IMC-Cu复合微焊点研究不同Cu/Sn比对复合微焊点IMC生长行为影响.结果表明:Cu/Sn比对复合焊点中IMC生长行为影响显著.随着焊点中Sn含量的减少,IMC的生长速度增加.降低复合微焊点中Sn含量有利于反应界面处Cu3 Sn的生长;获得全Cu3 Sn-Cu复合微焊点的时间随焊点中Sn含量降低而减少.在相同焊接条件下,Sn质量分数为20％的微焊点在焊接25 min时率先生成全Cu3 Sn接头,较Sn质量分数为40％时焊接时间缩短了20％.当ω(Sn)在20％ ～40％范围内,随焊点中Sn含量减少,Cu3 Sn的生长速度增加,获得全Cu3 Sn-Cu复合微焊点的时间缩短.     

旋转磁场对无铅钎料组织及显微硬度的影响

为改善无铅钎料组织性能,研究了在0.125T、1250r/min的情况下旋转磁场对Sn3.0Ag0.5Cu、Sn-9Zn钎料组织和显微硬度的影响.结果表明：旋转磁场作用对Sn3.0Ag0.5Cu、Sn-9Zn钎料的物相构成没有影响,但可使钎料构成相的尺寸、形状及分布发生明显变化,其中部分Ag3Sn相发生弯曲,富Zn相变为细小且分布呈一定的旋转状.与未经旋转磁场作用相比,磁场作用后Sn3.0Ag0.5Cu、Sn-9Zn和Sn-9Zn钎料的显微硬度分别提高15.6%和10.2%,达到HV 24.5和HV 19.3.旋转磁场与感应电流间的Lorentz力具有驱动熔体随电磁场运动的趋势,将影响钎料组织凝固及其显微硬度.     

Sn-Ag-xCu-Bi-Ni/Cu焊点界面IMC演变

为了研究低银无铅焊点界面金属间化合物(IMC)的形成与演变,以低银无铅焊点Sn-Ag-xCu-Bi-Ni/Cu为研究对象,研究了钎料中Cu质量分数对界面IMC厚度、形貌和成分的影响.实验结果表明,随着钎料中Cu质量分数的增加,回流焊后焊点IMC层厚度变薄,IMC晶粒尺寸增大,IMC晶粒形貌由颗粒状转变为棱柱状以及鹅卵石状,同时界面IMC成分发生由(Cu,Ni)6Sn5向Cu6Sn5的转变.高温时效后,界面IMC层厚度增长.当钎料中Cu质量分数超过1%时,时效后生成较厚的Cu3Sn化合物层,对焊点可靠性不利.钎料中Cu质量分数应控制在1%以下.     

时效处理对CuCrSnZn/SnAgCu钎料接头界面及剪切性能影响

为了探讨引线框架铜合金与无铅钎料钎焊接头界面性能,采用扫描电镜及万能材料实验机,分析了引线框架用CuCrSnZn合金与SnAgCu系无铅钎料钎焊接头,在160℃时效不同时间的过程中界面形貌及接头剪切性能的演变过程.结果表明,时效前,钎焊接头界面处形成了一层长针状的Cu6Sn5;不同时间时效处理后,接头界面IMC层厚度有不同程度的增加,Cu6Sn5变长变粗,逐渐离开界面进入钎料内部,靠近铜合金片材基体的一侧会出现极薄的一层Cu3Sn层.无铅钎料钎焊接头时效25h剪切强度可到27.3 MPa,其后逐渐降低.未时效、时效25 h和50 h断裂发生在钎料基体内部,时效至300 h,断裂位置向界面金属间化合物处转移,剪切断口断裂形式逐渐由韧性断裂向脆性断裂转变.     

混合集成电路用Pb-Sn-Sb-Ag钎料的热疲劳

为了解决混合集成电路中环境温度变化引发的焊点可靠性问题,开发了具有高可靠性的新型钎料来满足微型化和高密度化的混合集成电路的焊接需要。对新研发的Pb-Sn-Sb-Ag四元合金钎料进行了DSC熔点测试,热电偶测试了回流焊的温度曲线,对焊点显微组织进行了相分析,并参照IPC-9701A测试方法进行了热循环实验,结果发现热循环前后钎料的显微组织和力学性能发生了明显的变化。研究表明：钎料合金液相点在245益;回流焊峰值温度为267益;显微组织中主要有Pb、Sb2 Sn3和Ag3 Sn三种相;热失配产生的剪切应力导致了微裂纹产生,温度交变使裂纹持续扩展,最终导致焊点出现了整体剥离的断裂失效模式;金属间化合物厚度和剪切强度呈现逐渐递减的近似线性关系;对比已应用的钎料,新研制的Pb-Sn-Sb-Ag钎料显微组织均匀,在-40~150益热循环条件下表现出高的可靠性。     

无铅焊锡材料的动态力学性能

利用分离式霍普金森拉压杆技术分别对63Sn37Pb、96.5Sn3.5Ag以及96.5Sn3.0Ag0.5Cu在600、1200以及2200 s-1应变率下的拉伸和压缩动态力学性能进行了测量,得到了不同应变率下的应力应变曲线.结果表明:3种材料均具有明显的应变率效应,其中,96.5Sn3.5Ag对应变率较为敏感;在相同应变率下96.5Sn3.0Ag0.5Cu呈现出最大的屈服应力和抗拉强度.给出了2种无铅焊料抗拉强度、失效点应变与应变率之间的拟合关系.     

两种取向Ni3Al基单晶高温合金的组织和拉伸性能

为了研究晶体取向对Ni₃Al基单晶高温合金组织和力学性能的影响，采用扫描电镜和拉伸试验机研究了[001]和[111]两种取向合金的显微组织和拉伸性能.结果表明：经过热处理后，在单晶棒横截面内[001]取向合金γ′相为立方形，[111]取向合金γ′相为三角形或六角形；[001]和[111]取向合金存在屈服强度随温度升高而升高的反常屈服现象；[001]与[111]取向合金均呈现明显加工硬化现象，两种取向合金的屈服强度峰值范围分别为600～800℃与400～600℃;两种取向合金均表现为韧性断裂.     

标距尺寸对纳米镍拉伸性能的影响

采用直流电沉积制备了平均晶粒尺寸为27.2 nm且宽晶粒尺寸为5～120 nm的纳米镍.通过室温单向拉伸实验研究了标距尺寸对纳米镍力学性能的影响.研究发现,纳米镍的屈服强度随标距长宽比(r)的增加而增加,弹性、塑性应变均随r的增加而减小,标距尺寸对拉伸中的剪切断裂行为没有影响;通过TEM对拉伸断口、剪切带组织的观察,发现纳米镍变形后平均晶粒尺寸较镀态下具有明显粗化,剪切带是由变形过程中首先粗化的晶粒区发生进一步的集中塑性变形引起的,剪切带上晶粒沿特定方向被拉长,平直的晶界对应于SEM观察到的平行线.     

形变温度对高锰T RI P／T WI P钢拉伸性能和组织的影响

研究合金成分为18 M n-0 .15C-3Si-3 Al的高锰T RIP/T W IP钢（18 M n钢）在 40 ～200oС 范围内的拉伸变形行为,分析形变温度对其拉伸性能、相组成和显微组织的影响. 采用EBSD取向成像分析方法着重研究了〈111〉取向的奥氏体晶粒在拉伸过程中的相组成变化. 结果表明,随着形变温度的升高,18 M n钢的抗拉强度和延伸率大体上呈降低趋势,T RIP效应很快消失,形变孪晶和位错滑移取代马氏体相变成为主要的形变机制,即奥氏体晶粒内形变机制的变化为：α’- M相变→ε- M相变→形变孪晶→位错滑移.18 M n钢中较硬的铁素体在形变过程中能提高材料的加工硬化率,但同时也会引起低温脆性     

拉伸方向对纬平针织物拉伸性能的影响

针织物的线圈结构是使其在不同方向上的拉伸性能呈现差异性。通过对纬平针织物进行一系列拉伸性能的测试与分析,得出拉伸方向对拉伸性能的影响及其关系,使服装设计者在服装生产中更好地把握和应用针织面料尺寸。     

钢纤维再生混凝土劈拉和弯拉强度试验研究

为了研究钢纤维体积率和再生粗骨料取代率对破碎卵石混凝土劈拉和弯拉强度的影响规律，设计制作了钢纤维体积率为0%、1%、2%，再生粗骨料取代率为0%、10%、20%、30%、40%的15组试件，并开展了劈裂抗拉和四点弯曲试验。试验结果表明：钢纤维再生混凝土的劈拉和弯拉强度受钢纤维体积率影响较大，两者均随钢纤维体积率的增加而增大，再生粗骨料取代率对二者的影响较小，两者均随再生粗骨料取代率的增加呈现先增大后减小的趋势，且都在再生粗骨料取代率为30%时达到最大值。根据试验数据，提出了钢纤维再生混凝土劈拉强度和弯拉强度的函数关系式。     

涂层织物的拉伸性能

本文通过电子双轴向拉伸试验机,对涂层积物的拉伸性能进行了系统研究,并得出了一系列重要结果。由于研究了涂层积物拉伸断裂曲线的特性,因而对于分析基布与涂层积物间的关系,对加工工艺过程中如何选择基布和涂层膜的类型等均有所论及。     

气辅成型汽车把手注塑件抗拉强度

介绍了气辅成型的工艺过程和技术特点;分析了气辅成型工艺对聚合物熔体形态分布的影响。并对汽车把手件气辅成型制品和传统注塑成型制品的抗拉强度和抗弯强度进行了比较。结果表明:在相同注射压力、模具温度、试验材料的条件下,气辅制件的抗拉强度明显高于传统注塑制件的抗拉强度,两者的抗拉强度之比约为 1.7∶1;气辅成型制件的抗弯强度也比传统注塑制件有所提高。同时作者还分析了气辅制件强度提高的机理。     

钢纤维混凝土抗拉性能的试验研究

本文首先讨论了影响劈拉试验的因素和劈拉试验对钢纤维混凝土的适用性,在此基础上,通过试验研究和理论分析,研究钢纤维混凝土抗拉性能与纤维体积率、长径比的关系,给出钢纤维混凝土抗拉强度的计算公式。     

动荷载作用下土工格栅应变软化特性

土工格栅的强度衰减特性对加筋路堤和加筋挡墙的稳定性有重要影响。对塑料土工格栅进行了应力控制式单向循环拉伸试验,研究了循环拉力、预拉力、加载频率等对格栅应变软化及变形的影响。试验结果表明,随着循环拉力、预拉力的增加,格栅的累积应变增大,软化指数增大,强度减弱;荷载振动频率的减小也会产生类似的结果。通过对试验数据的分析,总结了格栅应变软化的规律,并将其引入改进的1wan模型中,建立了能描述循环拉伸荷载作用下土工格栅的拉力一应变关系的模型,通过将模型计算结果与试验结果的对比,验证了模型的正确性。     

结构修复材料的早期拉徐变研究

对3种典型结构修复材料进行了早期拉徐变试验研究，并以三元件模型为基础建立修复材料的拉徐变数学模型，通过试验，测定了3种典型修复材料的拉徐变模型参数，从而根据数学模型确定了早期拉徐变及其松驰模量表达式，模型分析与试验结果吻合良好，可用于相关的数值模拟分析。     

钢丝绳的拉伸疲劳性能

介绍了钢丝绳位伸疲劳试验的有关技术问题及研究成果,设计成功的钢丝绳与试验机联接的专用锚具、优化出的一套试验室条件下的绳头浇铸工艺,可应用于相关研究工作;研究得到的Ｓ－Ｎ曲线族及其曲线方程Ｇｏｏｄｍａｎ－Ｓｍｉｔｈ图和疲劳强度计算经验公式、钢丝绳的拉伸疲劳性能和疲劳破坏规律、从宏、微观两个对钢丝绳疲劳进行的初步研究等等,对钢丝绳结构工程设计人员具有一定的参考价值。     

对岩石拉伸试验方法的探讨

为了寻求既简单又精确的岩石拉伸试验方法,针对试件与试验机连接难的问题,以花岗岩为试件用两种方法进行了一系列单轴拉伸试验,第一种方法利用伍德合金熔点低的特性来实现试件与试验机的连接;第二种方法把试件直接用高强粘结剂粘接在压头上.试验结果表明:在第二种试验方法中,拉应力能均匀地施加到试件上,得到的结果准确度高.试验同时,对试件的抗拉强度、极限应变、声发射事件率等进行了测量.     

对岩石拉伸试验方法的探讨

为了寻求既简单又精确的岩石拉伸试验方法,针对试件与试验机连接难的问题,以花岗岩为试件用两种方法进行了一系列单轴拉伸试验,第一种方法利用伍德合金熔点低的特性来实现试件与试验机的连接;第二种方法把试件直接用高强粘结剂粘接在压头上.试验结果表明在第二种试验方法中,拉应力能均匀地施加到试件上,得到的结果准确度高.试验同时,对试件的抗拉强度、极限应变、声发射事件率等进行了测量.