Sn-9Zn-xAl无铅钎料润湿性能

采用润湿平衡法测试了不同温度下Sn-9Zn-xAl无铅钎料在空气和氮气两种气氛下的润湿性能,研究探索了合金元素Al的添加量、气氛和温度对Sn-9Zn-xAl无铅钎料润湿性能的影响规律.结果表明,添加Al元素以后,Sn-Zn-xAl无铅钎料的润湿性得到明显改善,在使用ZnCl2-NH4Cl助焊剂时,Al的最佳添加量为0.02%(质量分数),在使用免清洗助焊剂时,Al的最佳添加量为0.005%(质量分数);采用氮气保护时,Cu基板表面张力提高,钎料的氧化减少、表面张力降低,明显改善了钎料在Cu基板上的润湿性能;在215～245℃时,温度升高使钎料的表面张力减小,提高了钎料的润湿性能.     

温度与镀层对Sn-Ag-Cu无铅钎料润湿性的影响

采用润湿平衡法测试了Sn-Ag-cu无铅钎料在两种试验温度下和三种基体上的润湿时间和润湿力,研究了钎焊温度对Sn-Ag-Cu无铅钎料在不同基体上润湿性能的影响。研究结果表明,温度升高显著提高无铅钎料对基体的润湿能力,在260℃时,Sn-Ag-Cu无铅钎料的润湿时间已接近Sn-Pb的润湿时间,润湿力大于Sn-Pb钎料的润湿力;Sn-Ag-Cu钎料在Ni／Au、SnBi镀层上的润湿时间明显小于在无镀层基体上的润湿时间,且Sn-Ag-Cu钎料在三种基体上的润湿时间分别较在235℃时下降了34％～67％。     

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.     

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.     

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％。     

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.     

Sn-Zn-Cu无铅钎料的组织、润湿性和力学性能

研究了(Sn-9Zn)-xCu无铅钎料的微观组织、润湿性能和力学性能.Cu的加入使得Sn-9Zn钎料中针状富Zn相逐渐转变为Cu-Zn化合物,当Cu含量为8%时,Cu6Sn5相生成.Sn-Zn-Cu合金熔点随着Cu含量增加而升高,同时润湿性随Cu的加入得到显著改善.使用中性活性松香钎剂,钎料与Cu箔钎焊时的润湿角显著减小.Sn-9Zn的润湿角为120°,而(Sn-9Zn)-10Cu的润湿角为54°.这是由于Cu的加入降低了Zn的活性,减少了Zn在钎料表面氧化,降低了液态钎料表面张力,使得钎料能获得较好的润湿性.合金在2%Cu时获得较高的强度,随着Cu含量的增加,Cu-Zn化合物相对增多,抗拉强度有所下降;而合金的塑性随着Cu的加入迅速下降.     

稀土元素Ce对锡银铜无铅钎料润湿性及钎缝力学性能的影响

采用STA-5100型可焊性测试仪和STR-1000微焊点强度测试仪，对添加了稀土元素Ce的Sn-3．8Ag-0．7Cu无铅钎料的润湿性及钎缝的力学性能进行了研究。试验结果表明，Ce的加入，可以改善钎料的润湿性，质量百分含量为0．03％～0．05％时效果最好，温度升高以及通人氮气均可以明显地提高Sn-3．8Ag-0．7Cu—Ce无铅钎料的润湿性；当Sn-3．8Ag-0．7Cu钎料中稀土元素Ce的质量百分含量为0．03％时，钎缝的力学性能最佳。     

无铅钎料的抗氧化性能研究（二）

用无铅钎料替代传统锡铅钎料的形势已十分紧迫。波峰焊是电子组装的主要焊接方法，主要采用Sn-Cu合金钎料。无铅钎料在波峰焊时，熔融钎料长期暴露在大气环境中，钎料的抗氧化性能对电子组装产品的质量及组装焊接生产成本有重要影响。本文主要研究在Sn0．7Cu合金中添加微量元素对其抗氧化性能的影响，在Sn0．7Cu合金中添加微量元素P、Ge、Ni进行了抗氧化性能的研究。在实验中，每一种元素被添加到SnCu合金中，在炉中280℃下氧化48h，得出单独添加0．01％-0．05％Ge或0．005％-0．008％P的具有最好的抗氧化效果。最后通过测量其润湿角和铺展面积对其润湿性能进行评估；通过DSC测试其熔点；并对其进行金相组织观察。实验结果表明，添加微量元素的P或Ge可以在一定程度上改善SnCu钎料合金的抗氧化性能，与此同时，对其物理机械性能并没有太大影响。     

Ag、RE对Sn-Ag-Cu-RE无铅钎料润湿性的影响

采用商用水洗钎剂，以铺展面积和润湿角来表征钎料的润湿性能，研究了Ag、RE对Sn-Ag-Cu-RE系无铅钎料润湿性的影响。结果表明，添加微量RE有助于提高其润湿性。在无铅钎料中Sn-2．5Ag-0．7Cu-0．1RE钎料具有良好的润湿特性，其在铜板上润湿性接近Sn-Pb钎料的水平。     

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.     

Ag元素含量对Sn-Ag-Cu钎料焊接性的影响

以Sn-xAg-0.5Cu为基体制备了低银无铅钎料,其中Ag元素的质量分数分别为0.3%,0.5%,0.7%,0.9%.借助钎料合金的DSC熔化曲线,分析了Ag元素含量对合金熔点的影响规律.通过比较各组钎料合金在Cu基板上的铺展面积和铺展率,分析了Ag元素含量的变化对各组钎料润湿性的影响规律.结果表明,随着Ag元素含量...     

Sn-0.3Ag-0.7Cu-xSb无铅钎料润湿性

研究了微量Sb元素对Sn-0.3Ag-0.7Cu无铅钎料润湿性的影响,采用润湿平衡法探讨了Sn-0.3Ag-0.7Cu-xSb钎料在不同氛围和不同钎剂条件下的润湿性能.结果表明,微量的Sb元素可以显著提高Sn-0.3Ag-0.7Cu无铅钎料润湿性.在氮气氛围条件下,Sn-0.3Ag-0.7Cu-xSb钎料的润湿性得到显著改善,主要基于氮气氛围减小熔融钎料的氧化.辅助不同的钎剂,钎料的润湿性差异较大,选择合适的钎剂可以明显提高Sn-0.3Ag-0.7Cu-xSb钎料的润湿性.     

Bi对Sn-0.3Ag-0.7Cu无铅钎料熔点及润湿性能的影响

研究了添加适量的Bi元素对低银型Sn-0．3Ag-0．7Cu无铅钎料合金性能的影响,应用差示扫描量热仪和SAT-5100型润湿平衡仪对Sn-0．3Ag-0．7Cu·xBi（x=0.1,3,4．5）钎料的熔点、润湿性能作了对比试验分析。结果表明,一定量Bi元素的加入可以降低Sn-0．3Ag-0．7Cu钎料合金的熔点,并改善其润湿性能。但过多的Bi元素会导致钎料的液固相线温度差增大,塑性下降,造成焊点剥离缺陷。综合考虑得到Sn-0．3Ag-0．7Cu-3．0Bi无铅钎料具有最佳的综合性能。     

Understanding the Influence of Copper Nanoparticles on Thermal Characteristics and Microstructural Development of a Tin-Silver Solder

This paper presents and discusses issues relevant to solidification of a chosen lead-free solder, the eutectic Sn-3.5%Ag, and its composite counterparts. Direct temperature recordings for the no-clean solder paste during the simulated reflow process revealed a significant amount of undercooling to occur prior to the initiation of solidification of the eutectic Sn-3.5%Ag solder, which is 6.5 °C, and for the composite counterparts, it is dependent on the percentage of copper nanopowder. Temperature recordings revealed the same temperature level of 221 °C for both melting (from solid to liquid) and final solidification (after recalescence) of the Sn-3.5%Ag solder. Addition of copper nanoparticles was observed to have no appreciable influence on melting temperature of the composite solder. However, it does influence solidification of the composite solder. The addition of 0.5 wt.% copper nanoparticles lowered the solidification temperature to 219.5 °C, while addition of 1.0 wt.% copper nanoparticles lowered the solidification temperature to 217.5 °C, which is close to the melting point of the ternary eutectic Sn-Ag-Cu solder alloy, Sn-3.7Ag-0.9Cu. This indicates the copper nanoparticles are completely dissolved in the eutectic Sn-3.5%Ag solder and precipitate as the Cu₆Sn₅, which reinforces the eutectic solder. Optical microscopy observations revealed the addition of 1.0 wt.% of copper nanoparticles to the Sn-3.5%Ag solder results in the formation and presence of the intermetallic compound Cu₆Sn_5. These particles are polygonal in morphology and dispersed randomly through the solder matrix. Addition of microsized copper particles cannot completely dissolve in the eutectic solder and projects a sunflower morphology with the solid copper particle surrounded by the Cu₆Sn₅ intermetallic compound coupled with residual porosity present in the solder sample. Microhardness measurements revealed the addition of copper nanopowder to the eutectic Sn-3.5%Ag solder resulted in higher hardness.     

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.     

Fe粉对Sn-3Ag-0.5Cu复合钎料组织及性能的影响

通过在钎料中添加Fe粉颗粒,研究其对Sn-3Ag-0.5Cu复合无铅钎料的黏度、熔点、钎焊接头界面微观组织、与Cu基板之间的润湿性及焊点力学性能的影响。结果表明:微米级Fe粉的添加增加了复合钎料焊膏单位体积内焊粉的接触面积,使得焊膏内摩擦力增大,导致复合钎料焊膏的黏度增加;微米级Fe粉的添加对Sn-3Ag-0.5Cu钎料的熔化特性没有显著影响;钎焊时,由于重力偏聚及界面吸附作用,Fe粉颗粒集中沉积于Sn-3Ag-0.5Cu-Fe/Cu钎焊接头界面处靠近钎料一侧,由于增大液态钎料黏度而导致钎料与Cu板间的润湿性降低;与Sn-3Ag-0.5Cu/Cu相比,Sn-3Ag-0.5Cu-Fe/Cu界面处钎料一侧粗大的β-Sn枝晶区消失,取而代之的是细小的等轴晶。Sn-3Ag-0.5Cu-1%Fe/Cu的剪切强度为46 MPa,比Sn-3Ag-0.5Cu/Cu剪切强度提高39%;靠近界面金属间化合物处钎料基体的显微硬度提高约25%。