稀土元素Nd对Sn3．8AgO．7Cu焊点组织与抗剪强度的影响

研究了微量稀土元素Nd（0，0．05，0．5质量分数，％）的添加对Sn3．8Ag0．7Cu／cu焊点再流焊与150℃时效条件下焊点组织与抗剪强度的影响．结果表明，适量Nd（0．05％）的添加可以明显增强微焊点的抗剪强度，改善焊点组织；降低时效过程中SnAgCu／Cu焊点界面化合物生长速率以及焊点内部基体中Cu6Sn5化...     

镧对Sn3.0Ag0.5Cu钎料组织及微米压痕性能影响

运用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱分析、微米压痕仪等仪器设备,研究了稀土元素La对Sn3.0Ag0.5C钎料组织及微米压痕性能性能影响。结果表明:微量稀土元素La对Sn3.0Ag0.5Cu钎料组织有显著影响,可使钎料共晶组织细化,分布均匀;元素La能使Sn3.0Ag0.5Cu压痕深度相对下降17.26%,压痕硬度增大19.14%,达到0.53GPa;研究认为La使Sn3.0Ag0.5Cu钎料组织变为细小,且分布均匀,是钎料微米压痕得到显著改善的原因。     

稀土元素Nd对Sn3．8AgO．7Cu焊点组织与抗剪强度的影响

研究了微量稀土元素Nd（0,0．05,0．5质量分数,％）的添加对Sn3．8Ag0．7Cu／cu焊点再流焊与150℃时效条件下焊点组织与抗剪强度的影响．结果表明,适量Nd（0．05％）的添加可以明显增强微焊点的抗剪强度,改善焊点组织;降低时效过程中SnAgCu／Cu焊点界面化合物生长速率以及焊点内部基体中Cu6Sn5化合物的颗粒粗化速率,从而有利于提高微焊点长期服役过程中的可靠性．时效过程中,SAC-0．05Nd焊点力学性能下降速率较SAC焊点有所降低,而SAC-0．5Nd焊点由于稀土化合物NdSn,相的粗化,与SAC微焊点力学性能下降速率无明显差异．     

微量Ni对Sn2.5Ag0.7Cu钎料组织和性能的影响

研究微量Ni元素对Sn2.5Ag0.7Cu钎料显微组织和力学性能的影响。结果表明,Sn2.5Ag0.7Cu合金主要由β-Sn相、Ag3Sn相和Cu6Sn5相组成;添加微量的Ni元素后,可以有效地细化合金的内部组织,且共晶组织内部产生以Cu6Sn5相为基的(Cu,Ni)6Sn5相,或Ag3Sn相为基的(Ag,Ni)3Sn相。焊点界面主要为Cu基体、IMC层和钎料3个区域;随着钎焊时间的延长或钎焊温度的增加,IMC层在Cu基体侧较为光滑平坦,而钎料侧呈现扇贝状分布;钎焊接头的剪切强度都是呈先增大后减小趋势,在钎焊时间240 s和钎焊温度300℃达到最大值48 MPa。     

低银SnAgCuBiNi无铅钎料润湿及溶解行为分析

对Sn0.8Ag0.5Cu2.0Bi0.05Ni（SACBN）和Sn3.0Ag0.5Cu（SAC305）无铅钎料的显微组织、润湿性能和溶解行为进行了比较研究.结果表明,SACBN钎料显微组织由β-Sn＋共晶体组成,共晶组织为在β-Sn基体上均匀分布细针状的Ag3Sn、粒状的（Cu,Ni）6Sn5和细小粒状的铋.在相同温...     

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。     

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。     

P,稀土La对AgCuZnSn钎料合金组织与性能的影响

通过向AgCuZnSn钎料合金中添加适量的元素P和稀土元素La，研究了不同含量的P元素，稀土La对AgCuZnSn系无镉钎料组织性能的影响。结果表明，P元素的加入可以降低液态钎料与试件间的表面张力，改善钎料的润湿性和流动性；稀土La的加入，可以改善钎料的润湿性，但随稀土含量的增加，钎料的润湿性能降低。显微组织分析表明，AgCuZnSn钎料合金微观组织主要由CuZn化合物相、Cu5.6Sn化合物相和AS的析出相组成，AgCuZnSn钎料合金中加入P元素后生成黑灰色的Cu3P化合物，微量稀土La的加入可以细化钎料组织，抑制金属间化合物的生长。     

微量稀土元素铈对Sn-Ag-Cu无铅钎料物理性能和焊点抗拉强度的影响

研究了微量稀土元素铈对Sn-3．5Ag-0．5Cu无铅钎料的物理性能、润湿性能、焊点抗拉强度和显微组织的影响。结果表明，添加微量的铈后，钎料的导电性能提高，密度下降；铈含量（质量分数）在0．03％和0．05％时可以改善钎料的润湿性；特别是0．03％质量分数时晶粒组织最为细小均匀，焊点抗拉强度也最高；当铈含量（质量分数）大于0．1％时对钎料的性能产生不利影响，润湿时间升高，焊点抗拉强度大幅降低，因此稀土元素铈的最佳含量（质量分数）应为0．03％。     

Sn-Ag-Cu钎料焊接显微组织演化和性能研究

利用DSC、微焊点强度测试仪、SEM、EDS及XRD,研究了Sn0.3Ag0.7Cu、Sn1.0Ag0.5Cu和Sn3.0Ag0.5Cu钎料的熔化特性、润湿性、力学性能、显微组织及相种类。通过TL-1000型高低温循环试验箱测试了-55~125℃循环条件下Sn-Ag-Cu焊点的界面层变化。结果表明,随着Ag含量的增加,钎料的熔点变化不大,钎料的润湿角显著降低,N2氛围条件下,3种钎料的润湿性均出现明显的提高。此外,3种焊点的力学性能也随着Ag含量的增加显著提高。Sn0.3Ag0.7Cu、Sn1.0Ag0.5Cu焊点的基体组织存在着少量的Ag3Sn和大颗粒Cu6Sn5化合物,且分布杂乱,Sn3.0Ag0.5Cu焊点的基体组织则相对较为均匀,这也是Sn0.3Ag0.7Cu、Sn1.0Ag0.5Cu焊点的力学性能低于Sn3.0Ag0.5Cu的主要原因。对焊点进行热循环处理,发现3种焊点界面金属间化合物的厚度明显增加,界面层的形貌也由原来扇贝状向层状转化。     

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.     

半导体激光工艺参数对Sn-Ag-Cu钎料润湿性影响分析

采用半导体激光软钎焊系统对Sn96Ag3．5Cu0．5钎料和Sn63Ph37钎料进行了润湿性对比试验研究，分析了激光输出功率对钎料润湿性的影响规律。结果表明，提高半导体激光的输出功率，在一定范围内能显著改善Sn96Ag3．5Cu0．5钎料和Sn63Ph37钎料的润湿性。根据钎料的合金成分及钎料膏中钎剂成分的不同，优化半导体激光钎焊工艺参数，可以达到最佳的钎焊效果。     

RE对SnAgCu钎料合金及焊点性能的影响

利用JSM-5610LV扫描电镜（SEM）及能谱分析（EDS）等测量方法,研究了微量RE对Sn-2.5Ag-0.7Cu无铅钎料的显微组织、润湿特性、拉伸强度及焊点剪切强度和蠕变断裂寿命的影响。结果表明,向Sn-2.5Ag-0.7Cu中添加0.1%RE可明显细化钎料合金的显微组织,改善钎料合金的润湿特性,提高钎料合金的抗拉强度、伸长率及焊点剪切强度,增加焊点的蠕变断裂寿命。当RE添加量为0.5%时,由于形成了RE化合物而明显恶化钎料合金的性能。     

Ni/P/Ce元素对SnAgCu无铅钎料性能和组织的影响

研究添加微量单一Ni、P或稀土Ce元素对Sn3.0Ag0.5Cu(质量分数, %)无铅钎料熔化温度、润湿性能、时效前后钎焊接头的剪切强度和显微组织的影响。结果表明：单一Ni、P和稀土Ce元素的添加,对Sn3.0Ag0.5Cu钎料合金的熔化温度影响很小;P元素的加入能够增大合金的润湿力,缩小润湿时间。加入单一的Ni或稀土Ce元素对合金的润湿性能和接头时效前的剪切强度影响不大,但能够很好地抑制高温时效引起的接头剪切强度的下降。此外,P 元素的添加明显地改善了合金的抗氧化性能,但稀土Ce元素的添加对其有所恶化。这些性能的改变与微量Ni、P或稀土Ce元素对其显微组织的影响有关     

超低银SAC钎料焊点界面显微组织演化

研究了复合添加Ga/Nd元素的超低银Sn-0.3Ag-0.7Cu钎料在长期时效过程中的微焊点界面组织演化情况. 结果表明,复合添加适量Ga/Nd元素可以显著改善时效后微焊点界面组织,抑制微焊点界面附近大块状金属间化合物以及稀土相的生成. 经720 h时效后,即使在含有过量Nd元素的微焊点界面仍没有发现明显的Ag₃Sn相和稀土相,取而代之的是小块状的新相,结合EDS和XRD分析结果推测该相含有Ga₂Nd与Cu₆Sn₅. 经过长期时效处理后,微焊点抗剪力接近Sn-3.8Ag-0.7Cu焊点抗剪力的90%,具有较好的力学性能.     

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.     

SnAgCu-xPr钎料组织及性能

研究了不同含量Pr元素（质量分数分别为0,0.05%,0.5%）对Sn-3.8Ag-0.7Cu无铅钎料凝固特性、润湿铺展性能以及微观组织的影响.结果表明,SAC,SAC-0.05Pr以及SAC-0.5Pr的凝固所需过冷度分别为20.6,5.0,5.1℃,说明适量Pr元素的加入能够显著降低SnAgCu钎料凝固所需的过冷度;同时,Pr元素的加入细化了钎料组织,降低钎料组织中初晶β-Sn的尺寸,抑制了SnAgCu/Cu焊点内部不同形貌大块化合物Ag3Sn初晶的形成;当Pr元素的添加量为0.05%时,钎料润湿性能最优、组织最佳;0.5%Pr元素的添加会在钎料以及焊点内部形成PrSn3相,对焊点的性能造成不利的影响.     

Role of grain orientation in the failure of Sn-based solder joints under thermomechanical fatigue

A small Pb-free solder joint exhibits an extremely strong anisotropy due to the bodycentered tetragonal (BCT) lattice structure of β-Sn. Grain orientations can significantly influence the failure mode of Pb-free solder joints under thermomechanical fatigue (TMF) due to the coeffcient of thermal expansion (CTE) mismatch of β-Sn grains. The research work in this paper focused on the microstructure and damage evolution of Sn3.0Ag0.5Cu BGA packages as well as individual Sn3.5Ag solder joints without constraints introduced by the package structure under TMF tests. The microstructure and damage evolution in cross-sections of solder joints under thermomechanical shock tests were characterized using optical microscopy with cross-polarized light and scanning electron microscopy (SEM), and orientations of Sn grains were determined by orientation imaging microscopy (OIM). During TMF, obvious recrystallization regions were observed with different thermomechanical responses depending on Sn grain orientations. It indicates that substantial stresses can build up at grain boundaries, leading to significant grain boundary sliding. The results show that recrystallized grains prefer to nucleate along pre-existing high-angle grain boundaries and fatigue cracks tend to propagate intergranularly in recrystallized regions, leading to an accelerated damage after recrystallization.     

底充胶叠层PBGA无铅焊点随机振动应力应变分析

建立了底充胶叠层塑料球栅阵列(plastic ball grid array, PBGA)无铅焊点三维有限元分析模型,研究了PBGA结构方式、焊点材料、底充胶弹性模量和密度对叠层无铅焊点随机振动应力应变的影响. 结果表明,底充胶可有效降低焊点内的随机振动应力应变;在其它条件相同下,对于Sn95.5Ag3.8Cu0.7,Sn96.5Ag3Cu0.5,Sn-3.5Ag和Sn63Pb37这四种焊料,采用Sn-3.5Ag的底充胶叠层焊点内的随机振动最大应力应变最小,采用Sn96.5Ag3Cu0.5的焊点内的最大应力应变最大;随着底充胶弹性模量的增大,叠层无铅内的随机振动应力应变值相应减小;随着底充胶密度的增大,叠层无铅内的随机振动应力应变值相应增大.