Sn-0.7Cu-2Bi无铅钎料压入蠕变性能的研究

采用自制的蠕变装置研究Sn-0.7Cu-2Bi无铅钎料在温度60～120℃、压力30～50MPa下的压人蠕变性能,利用光学显微镜、SEM和XRD对钎料组织在蠕变前后的变化进行了分析.结果表明:随着温度和应力的增加,钎料的蠕变速率增大;Sn-0.7Cu-2Bi主要由Sn、Bi、Cu6Sn5三相组成,Bi固溶在Sn中造成晶格的畸变阻碍晶体滑移面的位错运动,导致其变形抗力大为增加,且晶界处偏聚的Bi颗粒对位错有钉扎作用,能提高钎料的抗蠕变性能;Sn-0.7Cu-2Bi钎料蠕变后出现回复再结晶,最终导致晶粒长大.     

时效温度对Sn-0.7Cu-xFe钎焊接头可靠性的影响

研究了时效温度对钎料Sn-0.7Cu及Sn-0.7Cu-0.05Fe钎焊接头微观组织和接头拉伸强度及断口形貌的影响规律。结果表明:随着时效温度提高,焊点组织粗化,钎料中Cu_6Sn_5化合物形貌由针状向棒状转变,且长大趋势较明显,Fe颗粒的添加可以延缓时效过程中Sn-0.7Cu-x Fe接头微观组织中Cu_6Sn_5的粗化程度;钎焊接头抗拉强度随着时效温度提高呈现下降趋势,且在相同时效温度下钎料Sn-0.7Cu-0.05Fe钎焊接头抗拉强度均高于Sn-0.7Cu;随着时效温度提高,Sn-0.7Cu和Sn-0.7Cu-0.05Fe钎料钎焊接头断口形貌主要由韧窝和河流解理花样组成,接头的断裂机制随时效温度的升高由塑性断裂逐渐转变为脆性断裂。     

时效温度对Sn-0.7Cu-xFe钎焊接头可靠性的影响北大核心

研究了时效温度对钎料Sn-0.7Cu及Sn-0.7Cu-0.05Fe钎焊接头微观组织和接头拉伸强度及断口形貌的影响规律。结果表明:随着时效温度提高,焊点组织粗化,钎料中Cu_6Sn_5化合物形貌由针状向棒状转变,且长大趋势较明显,Fe颗粒的添加可以延缓时效过程中Sn-0.7Cu-x Fe接头微观组织中Cu_6Sn_5的粗化程度;钎焊接头抗拉强度随着时效温度提高呈现下降趋势,且在相同时效温度下钎料Sn-0.7Cu-0.05Fe钎焊接头抗拉强度均高于Sn-0.7Cu;随着时效温度提高,Sn-0.7Cu和Sn-0.7Cu-0.05Fe钎料钎焊接头断口形貌主要由韧窝和河流解理花样组成,接头的断裂机制随时效温度的升高由塑性断裂逐渐转变为脆性断裂。     

Nd对Sn-0.7Cu-0.05Ni焊点组织与力学性能的影响

研究了添加微量稀土元素Nd对Sn-0.7Cu-0.05Ni/Cu无铅焊点再流焊和150 ℃时效条件下焊点界面组织与力学性能的影响. 结果表明，添加适量Nd(质量分数为0.06%)可以优化焊点界面组织，减缓时效过程中Sn-0.7Cu-0.05Ni/Cu界面化合物的生长速率，提高焊点力学性能，增强焊点的可靠性. 时效过程中，添加了0.06%Nd的Sn-0.7Cu-0.05Ni钎料焊点的剪切力始终保持最大，在时效1 440 h后，Sn-0.7Cu-0.05Ni-0.06Nd/Cu焊点的剪切力相比未添加稀土的Sn-0.7Cu-0.05Ni钎料提高了31.9%.     

Bi含量对Sn-0.3Ag-0.7Cu钎料微观组织 及接头性能的影响

以Sn-0.3Ag-0.7Cu低银无铅钎料为研究对象,添加不同量的Bi(1.0％～4.5％)元素,和Cu盘进行钎焊,取部分试样进行高温时效处理.观察分析了Bi对钎料微观组织结构的影响,以及Bi对焊接接头界面金属间化合物(IMC)显微形貌演变、生长动力学和接头剪切强度的影响.研究结果表明;Bi元素的加入使钎料基体内晶粒尺寸变得细化而均匀,且随着Bi含量的增加可以显著提高钎料钎焊接头的剪切强度,断口经过扫描电镜观察发现剪切断面均沿着剪切方向有明显的塑性变形,这表明焊点中发生的是塑性断裂;高温时效试验表明,钎料基体中Bi的存在降低了界面IMC的生长速率,且随着Bi含量的增加,抑制IMC生长的作用越大.但是过量的Bi会使组织粗化,且对IMC生长的抑制作用反而会变差.IMC层厚度随着时效时间的延长明显增加,断裂机制很快由钎料基体的韧性断裂逐渐变为界面IMC的脆性断裂,使焊接接头的剪切强度明显下降.     

不同冷却方式对Sn-0.8Ag-0.5Cu-2.0Bi-0.05Ni及SAC305钎料微观组织及显微硬度的影响

文中对比了Sn-0.8Ag-0.5Cu-2.0Bi-0.05Ni钎料和SAC305钎料在不同冷却方式下钎料微观组织及显微硬度的变化,结果表明：Sn-0.8Ag-0.5Cu-2.0Bi-0.05Ni钎料的微观硬度明显高于SAC305钎料微观硬度。随着凝固速率的不断增大,显微组织中析出的Ag₃Sn相数量增加及体积变小,Ag₃Sn金属间化合物在钎料中发挥着强化作用,促使钎料的显微硬度提高;同时β-Sn尺寸的减小可以起到细晶强化作用。但是Sn-0.8Ag-0.5Cu-2.0Bi-0.05Ni钎料水冷微观硬度与空冷微观硬度相比较升高不明显,是由于其在空冷过程中冷却速度高于淬火临界冷却速度所致。     

Cu/Sn-0.7Cu-0.05x/Cu焊点界面组织形貌及力学性能的研究

研究了Cu/Sn-0.7Cu-0.05Ni/Cu和Cu/Sn-0.7Cu-0.05Fe/Cu焊点的界面组织形貌、钎料铺展性能及焊点力学性能。结果表明:在Sn-0.7Cu钎料中添加Fe和Ni颗粒均可以抑制金属间化合物层生长,使得界面致密平整,同时减小了液态钎料在铜基板上的表面张力,提高了铺展性能,而且使钎料的抗拉强度和塑性性能得到了一定程度的提高。与Fe颗粒相比,Ni颗粒的添加能更好地改善钎焊焊点的性能。     

活性元素对Sn-2.5Ag-0.7Cu-xGe钎料润湿性能的影响

采用铺展试验法研究了Sn-2.5Ag-0.7Cu-xGe无铅钎料在铜基板上的润湿性能;对比了在钎料中添加活性元素锗前后的铺展润湿面积;研究了钎剂中SnCl2的含量对Sn-2.5Ag-0.7Cu-xGe无铅钎料润湿性能的影响规律;分析了锗与SnCl2的交互作用对焊接性能的影响。结果表明:在钎料中加入锗元素后,钎料的润湿性能会逐渐升高,当Ge含量超过0.5%时铺展面积会逐渐下降。SnCl2对钎剂的活性有很大程度的改善,在含量为4.5%时效果较好,当继续增加其含量时虽然会加大润湿面积,但同时也会出现大量的腐蚀性残留物,并且基板出现轻微溶蚀现象。综合分析得出,钎料与助焊剂的最佳组合是Sn-2.5Ag-0.7Cu-0.5Ge钎料与乙醇-30%松香-4.5%氯化亚锡溶液钎剂匹配。     

Sn-Cu基多组元无铅钎料组织、性能及界面反应研究

研究了多组元无铅钎料Sn-2Cu-0.5Ni和Sn-2Cu-0.5Ni-0.5Au的熔化行为、微观组织、力学性能及与Ni基板的钎焊反应。结果表明:Au的引入降低了钎料合金的熔化温度;2种钎料基体中的金属间化合物(IMC)均基于Cu6Sn5结构,且在260℃下与Ni基板钎焊60s后在接头界面处均生成棒状的(Cu,Ni)6Sn5;通过拉伸试验得到了2种钎料的抗拉强度和延伸率。     

BiAgNiCuGe/Cu接头抗剪强度与断口分析

利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDX)、电子拉伸试验机对Bi-x Ag-O.4Ni-0.2Cu-0.1Ge(x=2,5,8,11,14)高温无铅钎料/铜接头进行了界面微观组织分析、抗剪强度测试及剪切断口分析.结果表明,界面微观组织由初生Ag原子、初晶Bi原子和共晶组织组成,还有少量的NiBi3相.随着钎料中Ag元素含量的提高,微观组织中初生Ag原子数量逐渐增多,宏观性能上接头抗剪强度提高.初生Ag原子能够阻碍钎料中裂纹的扩展,使得接头的强度提高.钎料与铜基板之间没有金属间化合物生成,它们之间的连接主要是通过液态钎料原子向铜基板晶界扩散.钎料中的Bi原子向铜基板晶界的扩散程度高于Ag原子.钎料与铜基板界面的连接处为接头薄弱区,是剪切断裂的起点.     

Sn-Zn-Bi-(P,Nd)无铅钎料的微观组织及性能

研究了复合加入P,Nd元素的Sn-8Zn-3Bi钎料的微观组织、力学性能、抗氧化性及润湿性.结果表明,单独加入元素P会导致Sn-8Zn-3Bi钎料组织中出现初生Zn相,而同时加入元素P和Nd不仅能够抑制初生Zn相的形成,钎料组织也能够得到细化,因此钎料的塑性提高,断后伸长率达到48%.P,Nd元素的复合添加能够在钎料表面形成稳定的扩散阻挡层,抑制P元素在长时间加热条件下的烧损,进一步降低表面的氧化速度.由于钎料的抗氧化性提高,Sn-8Zn-3Bi-0.1P-0.05Nd钎料呈现出更好的润湿性.     

Er对Sn-58Bi钎料合金组织和性能的影响

采用真空熔炼方法制备了不同Er含量的Sn-58Bi钎料合金,研究不同Er添加量对Sn-58Bi钎料合金熔化特性、润湿性、拉伸性能和显微组织的影响。结果表明,Er元素的添加对Sn-58Bi钎料合金的熔点及熔程影响不大。当Er元素的添加量为0.05wt%～0.1wt%时,钎料合金的润湿性提高明显。Er元素添加量为0.1wt%～0.25wt%时,钎料合金的拉伸强度有所提高;钎料合金的伸长率提高明显,合金伸长率可由原15.34%(0wt%Er)提升至50.18%(0.1wt%Er)。添加稀土元素Er,能显著细化Sn-58Bi钎料合金的共晶组织。     

Cu/Sn-58Bi-xEr_2O_3/Cu钎焊接头微观组织和力学性能的研究

研究了不同含量的纳米Er_2O_3颗粒对Sn-58Bi钎料的铺展性能、钎焊接头微观组织和力学性能的影响。结果表明,添加微量的纳米Er_2O_3颗粒细化了Sn-58Bi钎料的微观组织、改善了Sn-58Bi钎料的铺展性能和力学性能。当纳米Er_2O_3颗粒的添加量为0.075%(质量分数)时,Sn-58Bi复合钎料得到了最佳的铺展性能,比Sn-58Bi钎料的铺展系数增大了5.1%;当添加量为0.05%(质量分数)时,Sn-58Bi钎料的组织明显细化且到了最大的抗拉强度89 MPa,比Sn-58Bi共晶钎料的抗拉强度增大了11.5%。     

元素Bi及稀土La、Nd对Zn-10Al-5Cu钎料性能的影响

研究了Bi及稀土添加对Zn-10Al-5Cu(mass%)基体合金的润湿性能、显微组织、力学性能的影响。结果表明:钎料合金铺展面积随Bi添加量的增加而增大;铜铝接头抗剪强度随Bi添加量的增加而先增加后降低,得到的Zn-10Al-5Cu-2Bi(mass%)是性能较为优良的钎料。在Zn-10Al-5Cu-2Bi(mass%)钎料中添加稀土La、Nd,钎料的润湿性得到改善,当稀土元素添加量为0.15%时,钎料的润湿性能最佳。随着稀土元素的添加,钎料中大块的黑色共析组织逐渐变小,基体组织得到细化;当稀土元素含量为0.1%时,基体组织最为均匀、细密,晶粒也达到最大程度的细化,铜铝钎焊接头的抗剪强度达到最大。因此稀土La、Nd元素在Zn-10Al-5Cu-2Bi(mass%)中的最佳添加量为0.1%左右。     

铋和磷元素对Sn-Zn-RE电子微连接钎料组织与性能的影响

制备了含不同Bi,P元素的（Sn-9Zn0.05Ce）xBi和（Sn-9Zn0.05Ce）xP钎料合金,观察并分析了钎料的显微组织形貌,测试了钎料的抗拉强度、断后伸长率以及维氏硬度.结果表明,添加Bi元素能显著提高Sn-9Zn0.05Ce钎料合金的抗拉强度和硬度,但同时会明显降低其断后伸长率,而添加微量P元素对钎料的抗...     

Bi、Ag对Sn-Zn无铅钎料性能与组织的影响

研究了Bi、Ag对Sn-9Zn无铅钎料系统润湿性、接头力学性能及微观组织的影响。结果表明:Sn-9Zn无铅钎料的润湿性较差,添加适量的Bi有助于提高钎料的润湿性和接头剪切强度,但同时也使接头的塑性降低;添加适量的Ag能明显改善钎料的润湿性和接头塑性,但Ag的质量分数超过1.5%时会降低钎料润湿性和接头剪切强度。Sn-9Zn-Bi系无铅钎料组织由富Sn相、富Zn相及Bi的析出物组成;Sn-9Zn-Ag系无铅钎料组织由富Sn相、富Zn相及AgZn3化合物组成。     

Sn-0.3Ag-0.7Cu-xNd钎料显微组织及性能

研究了稀土元素Nd的添加量对超低银无铅钎料Sn-0.3Ag-0.7Cu的润湿性能、显微组织和力学性能的影响.结果表明,微量Nd元素的加入可以显著改善Sn-0.3Ag-0.7Cu超低银无铅钎料的润湿性能和焊点的力学性能,并且能够起到细化基体组织的作用.当钎料中Nd元素的质量分数达到0.1%时,钎料的综合性能最佳,基体组织最为均匀细化.虽然Ag元素含量的降低使钎料的性能有所下降,但是加入适量Nd元素后钎料的润湿性能已接近传统Sn-3.8Ag-0.7Cu钎料.     

镍包覆碳纳米管增强Sn-58Bi复合钎料焊点的组织和力学性能研究

研究了镍包覆碳纳米管(Ni-CNTs)对Sn-58Bi钎料焊点微观组织和可靠性的影响。结果表明:Ni-CNTs的添加提高了Sn-58Bi钎料润湿性能,复合钎料焊点界面IMC(intermetallic compound)呈现扇贝状,细化了Sn-58Bi钎料的微观组织,提高了复合钎料接头的拉伸和剪切性能。随着Ni-CNTs含量的增加,铺展面积呈现先上升后下降的趋势,IMC厚度呈现下降的趋势;复合钎料接头的抗拉强度和抗剪强度均呈现先上升后下降的趋势。当Ni-CNTs含量为0.03wt%时,复合钎料铺展面积最大,为58.3 mm2;复合钎料接头的抗拉强度和抗剪强度最大,分别为99.2、14.1 MPa。     

Ge对Sn-0．3Ag-0．7Cu基无铅钎料抗氧化性影响

研究了Ge元素对新一代Sn-0.3Ag-0.7Cu无钳钎料抗氧化能力的影响.研究发现,Ge元素的加入可有效提高钎料的抗氧化能力.当钎料中Ge的量质分数为O.013%时,钎料的抗氧化性能与铺展性均达到最佳.加Ge钎料的抗氧化有效温度范围是380℃以下.Ge元素会在合金中优先氧化.并在熔融的钎料表面富集,阻碍钎料的进一步氧化.     

微量Ag对Sn-0.7Cu-3Bi焊料微观组织及性能的影响

在Sn-0.7Cu-3Bi焊料的基础上,掺加不同比例的Ag元素,形成Sn-0.7Cu-3Bi-xAg合金,研究不同掺量的Ag对Sn-0.7Cu-3Bi焊料的熔化温度、润湿性及焊接接头的微观组织形貌的影响.结果表明:添加微量Ag能够降低焊料的熔点,但会导致增大其熔程；Ag掺量(wAg)为0.3％时,急剧降低了Sn-0.7Cu-3Bi焊料的润湿性,虽然后续随Ag掺量的继续增加,润湿性逐渐变好,但效果不理想；Ag掺量为0.3％时,焊接接头接触不良,界面化合物厚度极薄,后续随Ag掺量的继续增加,界面化合物厚度有所增厚,但当Ag掺量为0.7％时,界面化合物的晶体颗粒尺寸较大.