高温时效过程中SnAgCu钎焊接头显微组织的演化规律

研究了215℃时效过程中Sn3.8Ag0.7Cu无铅钎料焊点内部及与Cu基板界面处显微组织的演化规律.结果表明:试样在时效过程中的放置方式对显微组织的变化会产生重要影响.当钎料焊点处于Cu基板的上方时,215℃时效后显微组织的变化与以往170℃时效后显微组织的变化相似,即界面处金属间化合物层的厚度会随着时效时间的延长而逐渐增加.然而,当钎料焊点处于Cu基板的下方时,215℃时效后钎料焊点内部及界面处的显微组织发生了显著的变化,伴随着Cu基板的溶解在钎料焊点表面形成了大量的体积较大的金属间化合物Cu6Sn5.     

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.     

Sn-Pb共晶钎料在铜基板及金属间化合物基板上的润湿动力学

对锡-铅共晶钎料63Sn-37Pb在Cu基板及Cu-Sn金属间化合物表面层基板上的反应润湿动力学特性进行研究.结果表明:63Sn-37Pb钎料在Cu基板上的铺展特性随界面反应过程中液态钎料中Sn组元的消耗而变化;钎料熔化后的初始铺展符合简单流体规律,随后在Sn组元充足的条件下钎料以稳定速率铺展;随着Sn组元的不断消耗,润湿机制呈现界面活性元素扩散控制的反应铺展特征;63Sn-37Pb在Cu-Sn IMC表面层基板上呈现出非常好的铺展能力,远优于其在Cu基板上的铺展.     

Sn-9Zn-xCe钎料显微组织及钎焊性能的分析

研究了添加稀土元素Ce对Sn-9Zn无铅钎料的润湿铺展性能、显微组织和焊点力学性能的影响.结果表明,Ce元素的加入改善了钎料的润湿铺展性能,质量分数为0.08%时,钎料的铺展面积达到最大,润湿性能最佳.随着Ce元素的加入,钎料的基体组织得到细化,富Zn相逐渐减少,当元素Ce的添加量大于0.08%时,钎料的显微组织中出现块状稀土元素Ce和Sn的金属间化合物.无铅钎料Sn-9Zn中稀土元素Ce的添加量为0.08%时,钎料焊点的力学性能最佳.     

Cu基板粗糙度对SnAgCu无铅钎料润湿性的影响

在微电子封装软钎焊领域,钎料的润湿性直接决定焊接接头的性能.文中以不加入外来元素为前提,以SAC305/Cu钎焊体系为研究对象,完成了SAC305钎料在不同粗糙度Cu基板上的润湿铺展试验,研究了Cu基板粗糙度对SnAgCu钎料润湿性及SnAgCu/Cu界面化合物形貌与分布的影响.结果表明,?SnAgCu钎料在Cu基板上...     

Sn-Zn钎料/Cu基板焊点界面元素扩散与IMC形成热力学分析

对270℃条件下Sn-Zn钎料/Cu基板焊点界面反应进行了热力学计算与分析,并利用SEM、EDS、XRD及显微硬度计对焊点界面进行了检测与分析。结果表明:界面Cu基板侧金属间化合物(IMC)CuZn层的形成是自发的,钎料侧形成的CuZn持续与扩散过来的Zn原子反应生成Cu5Zn8;Cu原子越过界面IMC层向钎料中的扩散与聚集呈现"脉动"形式,在临近结合面的钎料中形成粒状Cu5Zn8 IMC,并造成靠近界面区钎料中的Zn元素含量呈现间隔的"减少-聚集"现象;界面IMC层未造成焊点界面硬度突变。     

Sn-Zn系无铅钎料研究中的几个热点问题

介绍了Sn-Zn系无铅钎料的应用及研究现状,阐述了Sn-Zn系无铅钎料研究中的几个热点课题。对Sn-Zn系无铅钎料的熔化行为、组织及力学性能相关的研究进行了总结。针对Sn-Zn钎料润湿性、高温抗氧化性、耐腐蚀性这几个不足,对目前的研究情况进行了分析、探讨;另外,还介绍了Sn-Zn系钎料与基板的界面反应和焊点可靠性的相关研究现状。     

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.     

铜、镍对无铅焊点界面反应的影响

界面反应对焊点性能和可靠性有重要影响.以目前引起广泛关注的Sn - Ag - Cu及Sn - Cu系无铅钎料为对象,分别讨论了Cu,Ni二种元素对无铅焊点界面反应的影响,分析了界面金属间化合物(IMC)的类型,形貌及物理性能的演变规律.在钎料中Cu含量的变化会影响钎料对基板的熔蚀能力,同时也能够改变IMC的类型,进而促...     

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。     

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.     

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.     

Wetting of Cu and Al by Sn-Zn and Zn-Al Eutectic Alloys

Wetting properties of Sn-Zn and Zn-Al alloys on Cu and Al substrates were studied. Spreading tests were carried out for 3 min, in air and under protective atmosphere of nitrogen, with the use of fluxes. In the case of Zn-Al eutectic, spreading tests were carried out at 460, 480, 500, and 520 °C, and in the case of Sn-Zn eutectic at 250, 300, 350, 400, 450, and 500 °C, respectively. Solidified solder/substrate couples were cross-sectioned and subjected to microstructure examination. The spreading tests indicated that the wetting properties of eutectic Sn-Zn alloys, on copper pads do not depend on temperature (up to 400 °C), but in the lack of protective atmosphere, the solder does not wet the pads. Wettability studies of Zn-Al eutectic on aluminum and copper substrates have shown a negative effect of the protective nitrogen atmosphere on the wetting properties, especially for the copper pads. Furthermore, it was noted that with increasing temperature the solder wettability is improved. In addition, densities of liquid solders were studied by means of dilatometric technique.     

稀土元素Nd对Sn-Zn-Ga无铅钎料组织及性能的影响

研究了添加合金元素Ga及稀土元素Nd对Sn-Zn钎料润湿性能、显微组织和焊点力学性能的影响.结果表明,在钎料中适当添加Nd元素,可以提高钎料的润湿性能,当Nd元素的质量分数为0.1％时,钎料的润湿力最大,润湿时间最短,润湿性能达到最佳.同时适当升高温度时润湿性能得到改善.随着Nd元素的加入,钎料中大块的黑色针状富锌相逐渐变少,钎料基体组织得到细化,在Nd元素的添加量达到0.1％时,钎料的组织最为均匀、细小.同时Nd元素的加入可以改善焊点的力学性能,在Nd元素含量为0.1％时抗剪强度增至最大.因此Nd元素在Sn-9Zn-0.5 Ga钎料中的最佳添加量为0.1％左右.     

Influence of rare earth Ce addition on the microstructure,properties and soldering reaction of pure Sn

The influence of trace rare earth (RE) Ce addition on the microstructure, melting point and wettability of pure Sn as well as on the soldering reactions in Sn-xCe/Cu(Ni) solder joints was investigated. In bulk Sn-xCe solders, large β-Sn grains were observed with the Ce addition less than 0.2 wt%; while the β-Sn grain size decreased markedly when the Ce addition was 0.2 wt%, resulting in a refined microstructure. The addition of trace RE Ce had little effect on the melting temperature of the solders. Smaller wetting angles of Sn-xCe solders on both Cu and Ni substrates were measured when the samples were reflowed at a higher temperature. The Sn-0.2Ce solder owned the best wettability on Cu substrate. Scallop-like Cu₆Sn₅ intermetallic compound (IMC) grains formed at the Sn-xCe/Cu interfaces, while a continuous Ni₃Sn₄ IMC layer formed at each Sn-xCe/Ni interface. With the increase of Ce addition, the interfacial IMC grain size and the interfacial IMC layer thickness on both Cu and Ni substrates decreased gradually. The activity of Sn was lowered with the Ce addition, which depressed the growth of the interfacial IMC. In the current study, the Ce addition of 0.2 wt% exhibits the optimized performance.     

Sn-6.5Zn钎料/Cu基板焊点界面特征与金属间化合物的形成机理

对255℃时Sn-6.5Zn钎料/Cu基板界面反应及金属间化合物的形成与转化进行热力学计算与分析,并利用SEM、EDS、XRD研究分析255℃不同钎焊时间条件下钎料/Cu基板界面组织与IMC层形态特征。结果表明:Sn-6.5Zn钎料/Cu焊点界面紧靠Cu基板侧形成CuZn层;CuZn IMC有与钎料中的Zn原子继续反应生成Cu5Zn8 IMC的趋势;在相同钎焊温度条件下,不同钎焊时间对界面厚度影响不大;随钎焊时间延长,Sn-6.5Zn钎料/Cu基板焊点界面IMC层的平均厚度增大,界面粗糙度则由于不同钎焊时间IMC在液态钎料中生长与溶解的差异,呈现先增大而后降低到一个均衡值的变化趋势。     

Effect of Nd and La on surface tension and wettability of Sn-8Zn-3Bi solders

Maximum bubble pressure measurement was employed to evaluate surface tension of Sn-8Zn-3Bi- （0-0.15）Nd and Sn-8Zn-3Bi-（0 -0. 15）La solder melts. Wetting balance method was used to measure wetting force and wetting time on Cu substrate of the two group solders. The experimental results show that minute amount of Nd or La addition to Sn-8Zn-3Bi solder causes significant decrease of the surface tension of the solder melts at 200 - 240 ℃ and Nd addition is more effective on reduction of surface tension than that of La. Nd or La addition has the effect on enhancing the wetting force of the solder melts on Cu substrate, which results from the de- crease of interracial tension between the solder melt and Cu substrate. The wetting force reaches the maximum when 0.1% Nd is added to the base alloy. The contact angle between Sn-8Zn-3Bi base solders and Cu substrate decreases with the addition of Nd or La and the minimum of the contact angle is obtained from the solder with 0.1% Nd addition.     

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.     

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.