复合添加Ga,Al,Ag对Sn-9Zn钎料性能的影响

采用润湿平衡法研究了合金元素Ga,Al,Ag复合添加对Sn-9Zn钎料润湿性的影响.结果表明,Ga,Al,Ag的最佳添加量分别为0.2,0.002,0.25(质量分数,%);添加合金元素后钎料的高温抗氧化性能显著提高.俄歇电子能谱分析表明,Sn-9Zn-0.2Ga-0.002Al-0.25Ag钎料表面Al高度富集并形成一层致密的氧化膜,可阻挡氧向液态钎料内部扩散,减少钎料的氧化.Sn-9Zn-0.2Ga-0.002Al-0.25Ag钎料与Cu/Ni/Au基板之间的金属间化合物由一层平坦的AuZn3和颗粒状的AuAgZn2化合物组成.另外,微焊点力学试验表明,采用Sn-9Zn-0.2Ga-0.002Al-0.25Ag钎料时,电子元器件与基板间微焊点的力学性能比Sn-9Zn钎料略有提高.     

银基钎料锡电镀层的界面特征分析

以BAg50CuZn钎料为基体,采用硫酸盐镀液体系在其表面电镀锡,经热扩散处理制备了镀锡银钎料。借助扫描电镜、能谱分析仪、X射线衍射分析仪等手段分析银基钎料锡电镀层的表界面形貌、化学元素组成、界面物相,并对其表面和界面化学元素进行线扫描和面扫描分析。结果表明:锡电镀层结晶晶粒呈现明显的(101)、(112)结晶取向,晶体生长方式为"向上生长"+"侧向生长"混合模式;基体钎料与锡电镀层结合紧密,经热扩散处理二者之间发生了互扩散作用,形成扩散界面区。在扩散界面区,镀层中的Sn元素与钎料中的Cu、Ag元素形成了Cu_3Sn相和Ag_3Sn相。Sn元素在银基钎料锡电镀层中分布均匀、无偏析现象。电镀锡银钎料扩散界面区主要存在Ag相、Cu相、Cu Zn相、Ag_3Sn相、Cu_3Sn相,其中Ag相、Cu相、Cu Zn相来自基体钎料。银基钎料锡电镀层的结合界面是化合物型形式。     

Al2O3陶瓷活性连接用AgCuInTi合金钎料性能

通过在Ag-26Cu-5Ti钎料中添加21. 5%In,设计开发了一种新型Ag Cu In Ti合金钎料,用于实现Al2O3陶瓷与无氧铜的活性连接,同时改善流动性,提高活性。对钎料的固液相温度与润湿铺展性能进行分析,并测试了Al_2O_3/Ag Cu In Ti/Cu试验件抗拉强度和气密性。通过金相显微镜、扫描电子显微镜观察试验件微观界面组织,进一步探究Ag Cu In Ti合金钎料的活性连接反应机理。结果表明,Ag Cu In Ti合金钎料在750℃实现了对陶瓷和金属的真空活性连,降低了钎焊温度,满足分级钎焊和补焊的需求,且形成结合紧密的反应界面,证明其对陶瓷具有良好的润湿性;钎焊过程中合金钎料中的Ti元素向Al_2O_3陶瓷界面富集,形成多个界面产物,而合金钎料中Ag元素、Cu元素、In元素与无氧铜发生溶解扩散,生成新的化合物相,最终实现陶瓷与金属的冶金结合。     

Ga和Ce复合添加对低银无镉钎料组织及性能的影响

通过向Ag17CuZnSn钎料中复合添加微量的Ga元素和稀土元素Ce,研究了Ga和Ce元素的复合添加对低银无镉钎料组织及焊接性能的影响。采用火焰钎焊方法得到黄铜与不锈钢异种金属钎焊接头。试验表明,随着Ga和Ce元素的添加低银钎料的固液相线温度不断下降。当Ga和Ce含量分别为2%和0.15%时,钎料在母材表面的铺展面达到最大值。Ga和Ce元素的复合添加对低银钎料中的CuZn化合物相有明显的细化作用,黄铜与不锈钢钎焊接头的抗剪强度最大值为378.6 MPa。在钎焊过程中,钎缝与不锈钢母材之间发生了明显的元素扩散,Ga元素的扩散率大于其他元素。同时当低银钎料中的Ce元素含量大于0.3%时,钎料组织中出现了新生成的块状的稀土相。     

锌对Sn3.5Ag0.5Cu钎料组织性能的影响

运用莱卡显微镜、X射线衍射仪等仪器设备,研究添加元素Zn对Sn3.5Ag0.5Cu钎料组织性能的影响.结果表明:Zn与Ag、Cu形成AgZn和CuZn3化合物,能显著细化Sn3.5Ag0.5Cu钎料组织,降低Sn3.5Ag0.5Cu钎料合金的润湿性,同时可提高Sn3.5Ag0.5Cu钎料合金抗拉强度.     

Ga和Ce复合添加对低银无镉钎料组织及性能的影响（英文）

通过向Ag17CuZnSn钎料中复合添加微量的Ga和稀土元素Ce,研究了Ga和Ce元素的复合添加对低银无镉钎料组织及焊接性能的影响。采用火焰钎焊方法得到黄铜与不锈钢异种金属钎焊接头。试验表明,随着Ga和Ce元素的添加低银钎料的固液相线温度不断下降。当Ga和Ce含量分别为2%和0.15%(质量分数)时,钎料在母材表面的铺展面达到最大值。Ga和Ce元素的复合添加对低银钎料中的CuZ n化合物相有明显的细化作用,黄铜与不锈钢钎焊接头的抗剪强度最大值为378.6 MPa。在钎焊过程中,钎缝与不锈钢母材之间发生了明显的元素扩散,Ga元素的扩散率大于其他元素。同时当低银钎料中的Ce元素含量大于0.3%时,钎料组织中出现了新生成的块状稀土相。     

铝基板无铅钎焊润湿性能及抗腐蚀性能

对典型无铅钎料Sn0.7Cu和Sn3.5Ag在铝基板上的润湿性能进行了调查。在铝基板与Sn0.7Cu的界面处未见金属间化合物,随着反应元素Ag的加入,金属间化合物Ag2Al形成,该化合物的形成不但可以改善润湿性能,而且有助于提高抗腐蚀性能。微量Zn元素的加入不会改变界面化合物类型,但是会恶化润湿性能。     

不同Ag元素含量Sn-Ag-Cu无铅钎料性能分析

分别研究了Ag元素含量(质量分数,%)为0.3,1.0,2.0,3.0,3.8的Sn-Ag-Cu(SAC)无铅钎料合金的显微结构、熔化行为、力学性能、润湿性和界面金属间化合物(IMC)形貌.结果表明,随着Ag元素含量的增加,钎料内部金属间化合物晶粒越小,晶粒在钎料中的密度越高,晶粒间距越小,金属间化合物产生的弥散强化越明显,钎料的抗拉强度越高,但韧性越低.随Ag元素含量的提高,钎料越接近共晶成分,熔化温度范围越小.Ag元素含量对润湿性影响不明显,SAC0307/Cu焊点界面IMC晶粒比其它钎料细小.     

微量元素镓对AgCuZn钎料性能的影响

研究了微量添加元素对AgCuZn钎料的熔化温度和显微组织的影响.结果表明:在银钎料中添加镓等元素,可以显著地降低银钎料的熔化温度(固相线和液相线),特别是同时添加适量的Ga、In、Sn等元素,Ag-Cu-Zn钎料的熔化温度降低非常显著.研究发现,镓元素的添加对AgCuZn钎料的显微组织有显著的影响.不过,添加适量Ga、In、Sn等元素的同时,为使钎焊接头具有一定的强度和塑性,应尽可能地增多钎料中的共晶组织,同时减少脆性金属间化合物组织舍量.     

La对Sn-Ag-Cu无铅钎料与铜钎焊接头金属间化合物的影响

研究微量稀土La在钎焊和时效过程中对Sn-3.0Ag-0.5Cu无铅钎料与铜基板的钎焊界面及钎料内部金属间化合物(IMC)的形成与生长行为的影响.结果表明:钎焊后钎焊界面形成连续的扇形Cu6Sn5化合物层,其厚度随La含量的增加而减小;在150℃时效100h后,连续的Cu3Sn化合物层在Cu6Sn5化合物层和铜基板之间析出,且Cu6Sn5层里嵌有Ag3Sn颗粒;界面金属间化合物总厚度随时效时间的延长而增厚,且在相同时效条件下随La含量的增加而减小;时效过程中金属间化合物生长动力学的时间系数(n)随着La含量的增加逐渐增大;钎焊后钎料内部Ag仍以共晶形式存在,时效后Ag3Sn颗粒沿钎料内部的共晶组织网络析出.     

镍对Ag20CuZnSnP钎料铺展润湿性和接头抗剪强度的影响

通过在Ag20CuZnSnP钎料合金的基础上添加不同含量的元素Ni,研究并分析了不同含量的Ni元素对钎料铺展性能和钎焊接头抗剪强度的影响。结果表明,当钎料合金中Ni元素的含量超过2．0％时,钎料在1Cr18Ni9Ti不锈钢上的铺展面积可大大提高;当钎料中Ni元素含量为2．0％时,同种和异种母材钎焊接头的抗剪强度均达到最大值。对钎料微观组织分析表明,在钎料合金中加入元素Ni可以明显细化钎料合金中粗大树枝晶状的锡青铜组织,而元素Ni会夺取金属间化合物Cu3P中的P元素,在钎料中主要以金属间化合物Ni3P的形式存在。     

纳米铝颗粒增强Sn1.0Ag0.5Cu钎料性能及机理

通过机械混合的方法，制备Sn1.0Ag0.5Cu-xAl复合钎料.采用DSC、STR-1000型微焊点强度测试仪及SEM，研究了纳米铝颗粒对低银Sn1.0Ag0.5Cu钎料组织与性能的影响.结果表明，微量纳米铝颗粒的添加对钎料的熔化温度影响较小，其熔点均在226.9~229.0℃之间.随着纳米Al元素含量的增加，钎料的润湿角逐渐减小，力学性能逐渐增加，当纳米Al元素的添加量为0.1%时，焊点的拉伸力达到最大，为7.1 N.此外，Sn1.0Ag0.5Cu-0.1Al钎料的内部组织得到显著细化，焊点界面金属间化合物的生长也得到明显抑制，主要归因于纳米颗粒对金属间化合物生长的吸附作用.     

Ni添加量对铜基板和石墨烯铜基板的界面反应和IMC生长的影响（英文）

研究了钎焊与时效过程中,在Sn0.7Ag0.5Cu(SAC0705)钎料与Cu基板和石墨烯Cu基板界面处金属间化合物(IMC)的形成与演变。采用加热平台制备焊接试样并在120℃时效600h。结果表明,界面金属间化合物在时效过程中增厚。SAC0705/Cu和SAC0705/G-Cu 2种焊接界面金属间化合物均为Cu6Sn5。当钎料中添加Ni元素后,Cu6Sn5化合物转变为(Cu, Ni)6Sn5。随着钎料中Ni元素含量的增大,2种基板上的界面金属间化合物厚度先增加后减小。此外,随着Ni含量增大,化合物生长速率降低。石墨烯Cu基板表面的石墨烯层起到扩散阻挡层效果,因此,石墨烯Cu板上的化合物厚度小于常规Cu基板,同时其界面化合物生长速率较低。     

Ti90及其优化合金的组织与力学性能研究

研究了钎焊与时效过程中,在Sn0.7Ag0.5Cu(SAC0705)钎料与Cu基板和石墨烯Cu基板界面处金属间化合物(IMC)的形成与演变。采用加热平台制备焊接试样并在120℃时效600h。结果表明,界面金属间化合物在时效过程中增厚。SAC0705/Cu和SAC0705/G-Cu 2种焊接界面金属间化合物均为Cu6Sn5。当钎料中添加Ni元素后,Cu6Sn5化合物转变为(Cu,Ni)6Sn5。随着钎料中Ni元素含量的增大,2种基板上的界面金属间化合物厚度先增加后减小。此外,随着Ni含量增大,化合物生长速率降低。石墨烯Cu基板表面的石墨烯层起到扩散阻挡层效果,因此,石墨烯Cu板上的化合物厚度小于常规Cu基板,同时其界面化合物生长速率较低。     

Ag和Zn对Sn58Bi钎料润湿性及焊点组织的影响

采用感应熔炼方法制备钎料，研究了Ag，Zn元素添加对Sn58Bi钎料润湿性与焊点组织的影响，并对时效处理后的焊点界面金属间化合物(Intermetallic compounds,IMCs)的组成及生长规律进行了分析。结果表明，添加的Ag或Zn可与Sn分别生成Ag3Sn，Ag5Zn8，并可显著减少钎料中枝晶含量与细化钎料组织，但不能显著促进Sn58Bi钎料的润湿性。而共同添加的Ag，Zn并不能使得钎料组织发生细化并降低钎料的润湿性。共同添加的Ag和Zn使得焊点界面处形成Cu8Zn5+Ag5Zn8的复合IMCs层，该复合IMCs层可显著的减小IMCs的初始厚度，并降低其生长速度。     

SnAgCu／Cu微焊点界面IMC演变及脆断分析

随着电子产业无铅化进程的推进,Sn-Ag—Cu（SAC）系无铅钎料备受关注。然而目前市场主流SAC钎料Ag含量（质量分数,3％）较高,导致其成本高,焊点的脆性较大,所以开发低银无铅钎料十分必要。文中以新型低银SAC系钎料为研究载体,对低银无铅微焊点界面金属间化合物（IMC）演变行为及微观力学性能进行了研究．     

稀土Pr对低银Sn-0.3Ag-0.7Cu-0.5Ga钎料蠕变行为的影响（英文）

为进一步促进电子封装用低银无铅钎料的发展,本实验采用纳米压痕法研究了新型含Pr低银Sn-0.3Ag-0.7Cu-0.5Ga(SAC-Ga)钎料显微组织与蠕变性能之间的关系。结果表明,SAC-Ga、SAC-Ga-0.06Pr、SAC-Ga-0.5Pr 3种钎料的蠕变位移分别为1717,1144,1472nm;稀土Pr可通过细化Cu6Sn5金属间化合物并促使其均匀分布从而明显提高SAC-Ga钎料的蠕变强度;与SAC-Ga-0.06Pr钎料相比,SAC-Ga-0.5Pr由于过量稀土Pr的表面氧化而导致其蠕变强度有所下降。此外,本实验采用Dorn模型研究了含Pr的SAC-Ga钎料的室温蠕变行为并计算了对应的钎料蠕变应力指数n;阐明了Pr对SAC-Ga钎料蠕变强度的强化机理,即当位错遇到细小且均匀分布的Cu6Sn5金属间化合物时,位错移动只能采用绕过机制,从而提高了含Pr低银钎料的抗蠕变性能。     

铟对低银Ag-Cu-Zn钎料显微组织和性能的影响

研究了低银Ag-Cu-Zn钎料(ωAg≤20%)的熔化特性、铺展性能、钎料显微组织。以黄铜/304不锈钢作为母材,采用火焰钎焊方法,进行了搭接钎焊试验。结果表明,低银Ag-Cu-Zn钎料显微组织主要由铜基固溶体、银基固溶体、Cu Zn化合物相构成。In的添加降低了Ag-Cu-Zn钎料的固、液相线温度,改善了钎料润湿性能;添加In的低银Ag-Cu-Zn钎料在凝固过程中析出富In的银基固溶体,起到了固溶强化的效果,改善了钎焊接头的显微组织,从而提高了钎缝接头的力学性能。使用17Ag Cu Zn-1In火焰钎焊黄铜/304不锈钢,钎焊接头成形美观、组织致密、无缺陷存在,综合性能与含银量为25%的BAg25Cu Zn Sn银钎料的性能相当,节银效果显著。     

RE对Sn2.5Ag0.7Cu/Cu焊点性能的影响

利用X射线衍射分析仪(XRD)和JSM-5610LV扫描电镜(SEM)研究RE含量对Sn2.5Ag0.7Cu/Cu焊点界面区显微组织、剪切强度和蠕变断裂寿命的影响。结果表明:Sn2.5Ag0.7CuxRE焊点界面区金属间化合物由靠近钎料侧Cu6Sn5和靠近Cu基板侧Cu3Sn构成;添加微量RE可细化Sn2.5Ag0.7Cu焊点内钎料合金的显微组织和改善钎焊接头界面区金属间化合物的几何尺寸及形态;当RE添加量为0.1%时,焊点的剪切强度最高,蠕变断裂寿命最长。     

SnCu钎料合金镀层钎焊连接机理及界面反应

通过在LD31铝合金表面电刷镀Ni,Cu后再沉积SnCu钎料合金镀层的钎焊实验,研究了钎料镀层的连接机理及界面反应,改进了可降低Ni层应力的电刷镀镀Ni液的配方,开发出适合镀层钎焊的SnCu钎料合金镀液,钎焊时钎料润湿为附着润湿,研究了在300℃钎焊时焊缝界面金属间化合物的生长规律,结果表明：焊缝中Cu-SnCu界面处生成了球状和棒状的Cu6Sn5金属间化合物;拉伸时焊缝主要沿着SnCu金属间化合物和富Sn相之间的界面断裂。