Sn-Zn系无铅钎料润湿性的研究进展

综合分析了Sn -Zn系无铅钎料润湿性能的研究现状.分析了该系钎料润湿性能不足的原因,总结了影响Sn-Zn系钎料润湿性能的若干因素,归纳了改善Sn -Zn钎料润湿性能的主要途径及其研究现状.最后,对Sn-Zn钎料的发展趋势进行了总结与展望.     

不同钎剂对Sn-Zn系无铅钎料润湿特性的影响

采用润湿平衡法研究了在znC12一NH4C1、中等活性松香(RMA)和免清洗三种不同钎剂作用下,Sn-Zn无铅钎料在Cu基板上的润湿特点.结果表明,使用ZnC12-NH4C1钎剂时,Sn-Zn钎料具有良好的润湿性能;研究了不同钎剂下,Sn-9Zn钎料在Cu基板上的铺展情况,并分析比较了焊点界面金属间化合物层的特征.Sn-Zn钎料与Cu基板界面形成的金属间化合物在靠近Cu基板一侧较为平坦,而在钎料一侧呈扇贝状,而且,不同钎剂能影响钎料在Cu基板上的润湿、铺展性能,界面金属间化合物特征及焊点外观;Sn-Zn钎料表面存在大量ZnO,去除钎料表面ZnO是开发针对Sn-Zn系无铅钎料专用钎剂的关键.     

Sn-Zn系无铅钎料的研究现状及发展趋势

介绍了Sn-Zn系无铅钎料的研究及应用现状,阐述了为改善Sn-Zn无铅系钎料存在的不足之处,添加各种合金元素或微量元素如Bi,Ag,In,Ga,Al,RE等元素后,对Sn-Zn系无铅钎料钎焊性能、力学性能的影响以及Sn-Zn系无铅钎料界面反应及界面金属间化合物(IMC)的研究现状.简要综述了国内外有关Sn-Zn系无铅钎料专用助焊剂的研究状况,对Sn-Zn系无铅钎料今后的研究、改进及应用方面的前景和发展方向进行了分析与预测.     

Sn-07Cu-xAg-yBi无铅钎料润湿性试验

为降低Sn-Ag-Cu系无铅钎料中Ag的含量以减少钎料的成本,对Sn-xAg-0.7Cu(x=0.5,1.0,1.5,3.0)及Sn-0.5Ag-0.7Cu--yBi(y=1,3,5)无铅钎料在不同钎焊温度和不同钎剂活性条件下,进行了钎焊润湿性试验,分析了不同Ag含量、Bi含量对润湿性的影响.试验结果表明:在Sn-Ag-Cu系无铅钎料中,随着Ag含量的降低,钎抖的润湿性降低;随着Bi含量的增加,钎料的润湿性提高.     

合金元素对Sn-Zn系无铅钎料性能的影响

为了改善Sn-Zn系无铅钎料的综合性能,通过合金化的方法,运用正交试验法,研究了Bi、Ag、Al元素对Sn-9Zn系无铅钎料的润湿性能、抗剪强度以及熔点的影响.结果表明,钎料的润湿性随着Bi元素含量的增加而得到改善,钎料的剪切强度随着Ag元素含量的增多,先提高后降低,综合分析Sn-9zn-4 Bi-0.5Ag-0.05Al钎料的性能最佳,且差热分析表明,该钎料熔点最低,为196.97℃.同时,利用扫描电镜及能谱分析了合金元素对钎料接头显微组织的影响.     

新型无铅钎料的优化设计

利用正交设计得出27组试验钎料配方,并测试了钎料的熔化温度、润湿性和搭接接头强度.选取熔化温度、润湿面积、抗剪强度的试验数据作为参数,根据回归设计理论,通过计算机辅助计算建立起关于五个合金元素(Cu、Ag、Sh、Bi、Re)与性能指标之间的函数方程,即二次回归方程.在满足回归方程的基础上,依据最优化原理,通过计算机编程...     

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.     

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.     

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。     

Sn-Ag-Cu-In无铅钎料润湿性能及显微组织

在Sn-1.2Ag-0.6Cu合金中添加0～1.0%的In元素,研究了Sn-Ag-Cu-In无铅钎料的熔化温度、润湿性能及显微组织.结果表明,添加In元素对钎料的熔化温度有一定的降低作用,在相同的试验温度下,含铟钎料粘度更低,流动性更强,钎料的润湿性能随之改善.低银Sn-Ag-Cu钎料在空气中的润湿时间在260℃才达到...     

微量元素对Sn-Zn系钎料性能和组织的影响

介绍了当前Sn-Zn系钎料的研究现状,即国内外研究者通过添加各种微量元素,如Bi,Al,Ag,Cu,In,Ga以及稀土元素等来改善和提高Sn-Zn系的润湿性能、力学性能、微观组织的研究成果.并分析了Sn-Zn/Cu界面处的金属间化合物的生长动力学以及Sn-Zn系钎料合金化过程中出现的一些问题,并展望了Sn-Zn系钎料的发展趋势.     

稀土铈在Sn-Zn无铅钎料表面的高温氧化行为

通过俄歇电子能谱法和X射线光电子能谱法研究了Sn-9Zn-0.15Ce和Sn-9Zn-0.002Al-0.2Ga-0.25Ag-0.15Ce两种钎料表面Ce元素的分布和存在形式.结果表明,铈在Sn-9Zn-0.15Ce钎料表面0~40 nm范围内的富集区浓度达到30%(原子分数)左右,是基体内部的250倍,主要以CeO2和Ce2O3形态存在.在Sn-9Zn-0.15Ce钎料中复合添加镓和铝后,Ga元素在钎料表面0~6 nm范围内富集,Al元素在表面2~20 nm范围内富集并主要以氧化态形式存在.Ce元素富集在距离钎料表面2~60 nm的范围内,处于Ga,Al元素富集层的下方;由Ga,Al元素富集层构成的致密保护膜可显著降低表面铈被氧化的概率.     

亚共晶Sn-Zn系合金无铅焊料的性能

通过差热分析(DTA),研究Sn-xZn合金(x=2.5~9)的非平衡熔化性能,发现在加热速度为5℃/min时,Sn-6.5Zn与Sn-9Zn的熔化特性相同;通过浸润法和铺展法表征Sn-xZn合金在Cu基材表面上的润湿性。结果表明:Sn-6.5Zn在Cu基材表面上的润湿性优于Sn-9Zn。研究速率为10-3s-1和10-1s-1时Sn-xZn的拉伸性能,结果发现:Sn-6.5Zn的抗拉强度与Sn-9Zn的相当,而延伸率高于Sn-9Zn。以搭接焊及界面剪切实验研究Sn-xZn/Cu焊点界面强度,发现焊点界面剪切强度随x的增加而提高,在x≥6.5时趋于稳定;x=6.5时剪切力最大,表明Sn-6.5Zn在Sn-Zn系中具有最好的钎焊工艺性能。     

Sn-Zn系钎料专用助焊剂

采用铺展试验法研究了Sn-9Zn钎料配合自制Sn—Zn系钎料专用助焊剂、NH4Cl-ZnCl2助焊剂、树脂型助焊剂以及水溶性助焊剂在铜板上的铺展能力。结果表明,使用自制助焊剂A。匹配Sn-9Zn钎料铺展性能相比其它助焊剂铺展面积明显增大．自制助焊剂不含卤素,钎料的铺展面积最大为65．7mm2,相比NH4C1-ZnCl2助焊剂、树脂型助焊剂、水溶性助焊剂分别提高了16．1％,116．1％,85．1％．此外,复配助焊剂能进一步促进钎料在铜板上的铺展,最大铺展面积分别达到76．5,72．5mm2,控制磺酸亚锡的含量为20％（质量分数）,二乙醇胺,丁二酸的最佳添加量依次为8％,10％（质量分数）．     

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-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.     

高温、高湿环境中时效时Sn-Zn基无铅焊点的显微组织演化

研究Sn-Zn基焊料经高温和高湿环境时效后的显微组织演化。在涂覆Au/Ni合金的PCB镀铜焊盘上焊接3种Sn-Zn基焊料的试样(Sn-9Zn合金、Sn-8Zn-3Bi合金以及Sn-7Zn-Al(30×10-6)合金),然后在120℃,100%相对湿度、2.03×105Pa下分别时效96 h和192 h。结果表明,Zn原子向表面和界面扩散,形成富Zn相并长大。粗大的Zn相易于导致O元素的富集,使与β-Sn界面弱化,从而降低在位移控制加载模式下的低周疲劳寿命。