高温钎料焊膏研究进展

针对高温钎料使用便利性的需求，综述了高温钎料焊膏的相关研究现状。介绍了焊膏各组分在焊膏制备和钎焊中的作用，阐述了镍基、铜基、银基、钛基和金基五种常用高温钎料及其焊膏的应用与发展趋势，为高性能高温钎料焊膏的开发提供了参考。     

激光与红外重熔对63Sn37Pb/焊盘界面微观组织的影响

研究了塑料球栅阵列 (PBGA)钎料球激光重熔以及红外二次重熔过程中 6 3Sn37Pb共晶钎料与Au/Ni/Cu焊盘之间界面反应。结果表明 :钎料凸点 /焊盘界面处金属间化合物的形貌和数量与激光输入能量密切相关。随着激光输入能量的增大 ,Au完全溶解到钎料中 ,界面处连续分布的Au Sn化合物层全部转变为针状AuSn4 相 ,部分针状AuSn4 从界面处折断并落入钎料中 ,最后变为细小的颗粒状弥散分布在钎料内部。红外二次重熔后焊点界面处的针状AuSn4 溶解到钎料中 ,钎料组织由原来的粒状结晶结构变为层片状结晶结构 ,焊点界面处出现了不同形态的粗大富Pb相     

Brazing of high-temperature heat exchangers with a composite brazing alloy of the Cr–Ni–Mn system

The results of investigations carried out to determine the optimum composition of the composite brazing alloy of a Cr–Ni–Mn system, the thickness of the layer, and sequence of deposition on the heat exchanger surface are presented. The recommended brazing parameters produce brazed joints satisfying the service requirements of the heat exchangers.     

SnAgCu无铅钎料焊点结晶裂纹

针对印刷电路板(PCB)上无铅钎料SnAgCu微小焊点的结晶裂纹,利用设计的试件重现无铅钎料钎焊过程中产生的结晶裂纹,对无铅钎料结晶裂纹进行模拟,同时研究了微量元素的添加对SnAgCu合金焊点结晶裂纹形成的影响。结果表明,在尺寸很小的焊点上仍然存在明显的结晶裂纹。用焊点结晶裂纹的总长度定量地评价无铅钎料结晶裂纹的敏感倾向,添加Ni和Ce元素能够降低无铅钎料结晶裂纹的形成,而P元素的添加却加剧了结晶裂纹的形成,明显增加了焊点处的结晶裂纹。     

锡含量对Bi5Sb钎料铺展性能及抗拉性能影响

在Bi5Sb基体钎料中添加1%～8%Sn,研究锡对Bi5Sb基无铅钎料润湿性能及力学性能的影响.结果表明,在Bi5Sb钎料中添加适量的锡,可使Bi5SbxSn钎料熔点控制在270～280℃左右,与Bi5Sb钎料相比,变化不大,但钎料合金铺展性能和抗拉强度明显提高.当锡含量为8%时,Bi5Sb8Sn钎料合金钎焊铺展性能和...     

锡锌钎料的腐蚀行为

在传统的SnZn共晶钎料中加入微量稀土元素获得含稀土的SnZnRE钎料．采用失重法、扫描电镜腐蚀形貌观察及电化学分析技术对钎料在不同环境下的腐蚀行为进行分析，研究SnZn系钎料的抗腐蚀性能，并与SnPb钎料进行了比较．     

Zn-Cu-Sn-Bi系锌基高温软钎料的组织与性能

研制了一种熔化温度在350~500 ℃,钎焊铜和钢的Zn-2Cu-Sn-Bi系高温软钎料. 试验采用差示扫描量热法(DSC)对 Zn-2Cu-Sn-Bi系高温软钎料的熔化特性进行了研究. 结果表明,Zn-2Cu-Sn-Bi系高温软钎料固相线温度为382.39~391.80 ℃,液相线温度为391.97~401.50 ℃,凝固区间9.37~12.64 ℃. Zn-2Cu-Sn-Bi系高温软钎料钎焊铜平均润湿面积206 mm2,随Sn元素含量的增加,钎料的润湿性能增强,润湿角最小为5°. 微观组织观察发现,Zn-2Cu-Sn-Bi系高温软钎料组织由η-Zn相、ε-CuZn₅相、Bi相和β-Sn相组成. 钎焊接头产物为Zn-Cu化合物,界面反应层厚度80 μm,由贝壳状反应层ε-CuZn₄/CuZn₅,平直反应层β-CuZn和γ-Cu₅Zn₈组成.     

Cu颗粒增强的Sn-9Zn复合钎料/Cu钎焊接头界面反应

研究了长时间再流焊条件下,在粉状Sn-9Zn无铅钎料中加入Cu颗粒增强质点(复合钎料)对Sn-9Zn/Cu钎焊接头界面反应的影响.结果表明,在Sn-9Zn无铅钎料中加入Cu颗粒,可有效降低Sn-9Zn/Cu钎焊接头界面金属间化合物(IMC)的生长速度,从而减小界面IMC层的厚度,减少IMC层内的柯肯达尔(Kirkendall)缺陷;IMC层的厚度随再流焊时间的增加而增加,随Cu颗粒加入量的增加而减小.在现试验条件下,IMC层由Cu-Zn金属间化合物组成,未检测到Cu-Sn金属间化合物的存在.     

氮气保护对Sn-Cu-Ni-Ce无铅钎料润湿性的影响

基于润湿平衡原理测定了不同温度与不同气氛下Sn-Cu-Ni-Ce钎料在Cu基板上的润湿行为,研究了气氛、温度以及微量稀土元素Ce对其润湿性能的影响.结果表明,采用氮气保护时,Cu基板表面张力提高,钎料表面张力降低,润湿时间缩短了20%～50%,润湿力也显著提高;温度升高使Sn-Cu-Ni-Ce钎料的表面张力减小,显著缩短了钎料在Cu基板上的润湿时间;稀土元素Ce可显著降低熔融钎料的表面张力和钎料/基板间的界面张力,从而使Sn-Cu-Ni-Ce钎料的润湿性能较Sn-Cu-Ni钎料有了显著的改善.     

YG13C硬质合金钎焊工艺研究

采用中频感应钎焊工艺，分别用HSCuZnNi和HL105钎料对42CrMo钢和硬质合金YG13C进行钎焊，分析了钎料、冷却方式对钎缝抗剪强度的影响。结果表明，HSCuZnNi钎料钎缝的抗剪强度比HL105大20％，采用缓慢的冷却方式可提高抗剪强度。     

Cu基板退火处理的Cu/Sn58Bi/Cu钎焊接头界面微结构

研究了铜基板退火处理对Cu/Sn58Bi界面微结构的影响. 结果表明,在回流以及时效24 h后Cu/Sn58Bi/Cu界面只观察到Cu₆Sn₅. 随着时效时间的增加,在界面形成了Cu₆Sn₅和Cu₃Sn的双金属间化合物(IMC)层,并且IMC层厚度也随之增加. 长时间时效过程中,在未退火处理的铜基板界面产生了较多铋偏析,而在退火处理的铜基板界面较少产生铋偏析. 比较退火处理以及未退火处理的铜基板与钎料界面IMC层生长速率常数,发现铜基板退火处理能减缓IMC层生长,主要归因于对铜基板进行退火处理能够有效的消除铜基板的内应力与组织缺陷,从而减缓Cu原子的扩散,起到减缓IMC生长的作用.     

温度与镀层对Sn-Cu-Ni无铅钎料润湿性能的影响

采用润湿平衡法测定了在不同试验温度下Sn-Cu-Ni无铅钎料在Cu,Au/Ni/Cu,SnBi/Cu三种基板上的润湿时间和润湿力,研究了钎焊温度对Sn-Cu-Ni无铅钎料在不同基板上润湿性能的影响.结果表明,温度升高使Sn-Cu-Ni无铅钎料的表面张力减小,能显著缩短钎料在铜片上的润湿时间,提高润湿力;Ni/Au或SnBi等镀层能显著降低钎料/基板界面张力,因此Sn-Cu-Ni无铅钎料在Au/Ni/Cu或SnBi/Cu基板上的润湿性能优于在Cu基板上的润湿性能.     

Heat transfer at the metal/substrate interface during solidification of Pb-Sn solder alloys

Heat transfer analysis during the solidification of lead, tin, and two lead-base solder alloys against two different chill materials (steel and copper) was carried out with and without flux coating on the chill surface. Temperatures at two known locations inside the chill and casting were recorded as the casting started solidifying, and the acquired chill temperature data were used for solving a one-dimensional heat conduction equation inversely to yield the metal/chill interfacial heat flux and chill surface temperature as a function of time. The initial heat flux was high due to good contact at the metal/chill interface. As the casting started solidifying, there was a reduction in the heat flux due to the nonconforming contact at the interface. Chills with flux coating resulted in finer microstructures near the solder/substrate interface compared to those obtained with uncoated chills. The fineness of the microstructure also increased when copper was used as the chill material. The estimated total heat flow was found to be higher with flux-coated and copper chills. This was in good agreement with the finer microstructures obtained near the solder/chill interfacial region for solidification against copper chills and chills with flux coating on their surface.     

Ag,Al,Ga对Sn-9Zn无铅钎料润湿性能的影响

采用润湿平衡法测试了Sn-9Zn-X(X为Ag,Al,Ga)无铅钎料分别配合ZnCl2-NH4Cl钎剂和免清洗助焊剂,在空气和氮气保护的两种条件下的润湿性能,分析研究了合金元素Ag,Al,Ga的添加量对Sn-9Zn-X无铅钎料润湿性的影响规律.结果表明,合金元素Ag,Al,Ga在Sn-9Zn中的最佳添加量(质量分数)分别为0.3%,0.005%～0.02%,0.5%.采用氮气保护可以显著改善Sn-9Zn-X无铅钎料的润湿性,而Sn-9Zn-X无铅钎料配合ZnCl2-NH4Cl钎剂时具有较好的润湿性,甚至优于Sn-3.5Ag-0.5Cu在相同条件下的润湿性.这一研究结果表明,通过研发适合于Sn-Zn系无铅钎料的高性能助焊剂,从而改善Sn-Zn系钎料的润湿性能是完全可行的.     

无铅锡基钎料合金设计和合金相图及其计算

阐述了无铅钎料合金设计的原则, 讨论了合金相图及其计算在无铅锡基钎料合金设计中的作用. 利用相图计算技术筛选了可能代替Pb-Sn共晶钎料合金的Sn-Zn-In三元(x(Zn)＜0.11, x(In)=0.10～0.14)和Sn-Zn-In-Ag四元(x(Sn)=0.800, x(In)=0.090, x(Zn)=0.075, x(Ag)＜0.049)无铅锡基钎料合金. 初步讨论了用相图计算技术在富Sn四元Sn-Zn-In-Ag无铅钎料合金基础上, 添加Bi, Sb等低熔点金属和微量Ce, La等稀土元素以降低贵金属In和Ag的含量, 进一步提高无铅锡基多元合金钎料的综合性能和性能价格比.     

Cu对Sn-9Zn无铅钎料电化学腐蚀性能的影响

对Sn-9Zn-xCu钎料在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为进行研究,以揭示添加Cu对Sn-9Zn钎料耐蚀性的影响。结果表明:添加Cu元素使Sn-Zn钎料的腐蚀电位有所增加,即添加Cu元素可以改善Sn-Zn钎料的耐腐蚀性能;XRD检测发现Sn-9Zn-xCu钎料的腐蚀产物中存在Zn5(OH)8Cl2.H2O;随着Cu含量的增加,Zn5(OH)8Cl2.H2O的量逐渐减少,出现Cu的腐蚀产物,腐蚀表面趋于均匀平整,选择性腐蚀减弱,腐蚀产物的黏附性较好。     

Sn-Cu-Ni-Ce钎料对激光钎焊焊点力学性能的影响

采用Sn-Cu-Ni-Ce无铅钎料,研究了半导体激光软钎焊和红外再流焊方法对QFP48器件和0805矩形片状元件两种典型元器件的钎焊性能,针对使用不同成分钎料所得到的钎焊焊点,采用微焊点强度测试仪研究了其焊点力学性能的分布规律.结果表明,使用Sn-Cu-Ni-Ce钎料时,最佳激光输出电流显著高于Sn-Ag-Cu钎料或Sn-Pb钎料.Sn-Cu-Ni-Ce钎料成分相同时,半导体激光软钎焊得到的焊点力学性能显著优于红外再流焊焊点的力学性能;稀土元素Ce的加入能够改善Sn-Cu-Ni无铅钎料焊点的力学性能,Ce含量达到0.03%时,焊点的力学性能最佳.     

SnAgCu无铅钎料液体在非润湿线上的去润湿现象

在Cu基底上制备了宽度为200μm的非润湿线，SnAgCu无铅焊膏回流过程中形成的钎料液体在非润湿线上发生去润湿，对印刷不同厚度锡膏样品回流过程中液体形态的原位观察发现，焊膏厚度由950μm减小时，回流液体球冠沿非润湿线分离的长度增加，当焊膏厚度达到350μm时，液体被彻底分割为两部分．通过一个简单模型并运用界面能最小化分析，给出了非润湿线宽度与液体临界高度之间的关系，理论分析与实验结果基本一致，间接反映了微电子钎焊连接中发生桥接的本质，     

Effects of Bi and rare earth metal on the microstructure and properties of Zn-based high-temperature solder

A novel Zn-based high-temperature solder was developed to join copper/steel at moderate temperature. The effects of Bi and rare earth metal on the microstructures, wettability of solders as well as the mechanical properties of solder joints were investigated. The results indicated that with the addition of Bi into Zn-Cu-Sn (ZCS) alloy, significant improvement in wettability is realized. When the content of Bi element is 1.5 wt. % in the solder, the spreading area researched over 200 mm². Further more, with the addition of RE, refined primary ε-CuZn₅ phases were formed and the shear strength of the solder joint was largely improved.     

半导体激光加热时间对焊膏在铜基板上润湿铺展性能的影响

采用半导体激光软钎焊系统对Sn63Pb37和Sn96Ag3.5Cu0.5焊膏在铜基板上的润湿铺展性能进行了试验,研究了不同激光加热时间对钎料润湿铺展性能的影响,采用扫描电镜分析了Sn63Pb37和Sn96Ag3.5Cu0.5钎缝的显微组织和钎缝界面区组织特征.结果表明,在一定的激光输出功率下,随着激光加热时间的增加,两种钎料的润湿性都得到提高.其中Sn-Pb钎料焊膏的加热时间达到1.5 s时,润湿面积和润湿角趋于稳定,而Sn-Ag-Cu钎料焊膏润湿性需要达到2.5 s时润湿面积和润湿角才趋于稳定.