合金元素对中温Sn-Ag-Cu焊料互连组织及剪切强度的影响

针对SAC305和改良添加了Ni、Sb、Bi元素的2种焊料及其分别与NiSn、NiAu、NiPdAu 3种镀层器件钎焊形成的互连焊点,采用SEM、EDS、EPMA、TEM、DSC等方法研究了Ni、Au、Pd、Sb、Bi等添加元素对金属间化合物(IMC)种类及厚度、焊料第二相形貌及分布以及焊点剪切强度的影响。结果发现,受Ni元素界面耦合作用的影响,焊点器件侧和印刷电路板(PCB)侧生成的IMC均为(Cu, Ni)6Sn5化合物;焊料中Sb、Ni元素减缓IMC生长,因此同一镀层下改良焊料的界面IMC厚度小于SAC305的;镀层中Au元素降低IMC生长速率,而Pd元素促进IMC生长,因此同一焊料下NiPdAu镀层样品的界面IMC厚度最大,而NiAu镀层样品的界面IMC厚度最小;镀层中Au、Pd元素的加入,促进焊料中Ag3Sn相从弥散颗粒状分布转为网状分布,焊点强度得到提升;焊料中Ag、Cu元素的加入,增加弥散分布的(Cu, Ni)6Sn5和Ag3Sn体积分数,提高焊点剪切强度;焊料中添加Bi元素导致焊料熔点降低,但可析出Bi单质起到弥散强化作用;因此,添加了Ni、Sb、Bi元素的改良焊料的焊点剪切强度,均高于同等条件下SAC305焊点样品的剪切强度。     

Sn-58Bi无Pb焊料与化学镀Ni-P层之间的界面反应

研究了Sn-58Bi共晶焊料与Cu的界面反应以及在Cu基体上化学镀Ni-P层的界面反应．焊接温度为180℃，焊接后时效温度范围为60-120℃，时间为5-30d．利用SEM，EDAX，XRD对反应产物进行了鉴定．结果表明，焊料与Cu的界面反应产物为Cu6Sn5，与化学镀Ni-P层的界面反应产物为Ni3Sn4，在Ni3Sn4与Ni-P层之间存在一层富P层．在同样条件下，Cu6Sn5的生长速度要快于Ni3Sn4的速度．化学镀Ni-P层中P含量较高时进一步抑制Ni／Sn界面反应生成Ni3Sn4的速度．界面金属间化合物层生长动力学符合x=(kt)^1/2关系，表明界面反应由扩散机制控制．由实验结果计算，Cu6sn5的表观激活能为90．87kJ／mol；Ni3Sn4的表观激活能则与化学镀Ni-P层中P含量有关，当镀层P含量为9％与16％(原子分数)时，其表观激活能分别是101．43kJ／mol与117．31kJ／mol．     

浆料包渗温度对Cu基体Ni镀层表面渗铝组织和性能的影响

采用浆料包渗法在Cu基体Ni镀层表面渗铝，制备出了Ni2Al3金属间化合物渗层，研究了包渗温度对渗层组织、厚度、扩散系数和显微硬度的影响。结果表明：在600-900℃渗铝12h，均形成了单相Ni2Al3金属间化合物渗层。随着温度升高，Ni2Al3晶粒尺寸增大，渗层厚度和扩散系数增加，显微硬度降低。     

微量稀土元素对Sn-Ag-Sb系合金组织及焊料/Cu界面组织的影响

在Sn-Ag-Sb系无铅焊料合金中添加微量稀土元素,对其合金组织以及焊料/Cu界面组织进行了研究,结果表明:微量稀土元素的加入,能使Sn-Ag-Sb系焊料组织细化,分布更均匀,从而使焊料的机械性能得到提高.加入微量稀土元素可降低Cu6 Sn5 金属间化合物的长大驱动力,致使添加稀土后的Sn-Ag-Sb焊料Cu6-Sn5 界面变得平坦,化合物厚度也有所减小.     

SnCu钎料镀层与Cu/Ni镀层钎焊接头的界面反应

观察了不同焊接工艺条件下钎焊接头界面的微观结构，并对钎焊过程中的界面反应进行分析。探讨了钎缝界面处IMC的生长机制，通过对不同钎焊温度和保温时间下的IMC生长规律的分析建立铜锡化合物厚度与温度和时间的关系方程。结果表明：钎焊过程中SnCu钎料合金镀层与可焊性Cu层的界面处生成金属间化合物Cu6Sn5和Cu3Sn；化合物的生长厚度与焊接时间之间满足抛物线关系，表明化合物的生长为扩散反应控制过程，并随焊接时间的延长化合物的生长速率逐渐下降。     

Ni-P镀层对Cu/Al钎焊界面结构及性能的影响机制

为了研究Ni-P镀层对Cu/Al异种金属钎焊界面反应的影响,首次采用Zn98Al和BAl67Cu Si两种钎料对含/不含Ni-P镀层的T2紫铜与3003铝合金进行了高频钎焊,获得4种不同的钎焊接头,分别对接头Cu侧界面结构、抗剪强度、断口形貌、显微硬度及弯曲形貌进行了系统研究,并与无镀层接头进行对比.结果表明,T2表面镀覆Ni-P后,Cu/Zn98Al/Al接头中Cu基体/钎缝界面结构由扩散层+8.8μm厚的Cu_3.2Zn_4.2Al_0.7化合物转变为1.5μm厚的Al₃Ni化合物,而Cu/BAl67CuSi/Al接头中Cu基体/钎缝界面结构由扩散层+15μm厚CuAl₂转变为1.8μm厚Cu₃NiAl₆;与无镀层接头相比,镀覆Ni-P后,Cu/Zn98Al/Al接头强度略有上升,Cu/BAl67CuSi/Al接头强度略有下降,但两种接头的韧性均明显增强,力学性能试验结果与接头Cu侧界面微观组织转变规律相符.最后建立了Cu/Al接头的界...     

机械研磨对镁合金化学镀Ni-P镀层结构及性能的影响

通过在镀液中加入介质小球,进行搅拌,对镁合金化学镀Ni-P过程施加机械研磨作用。结果表明,机械研磨改变了镀层的生长方式,获得的镀层表面光滑、平整,镀层颗粒明显细化,没有孔隙;在机械研磨作用下,镀层发生了由非晶向晶态的转变,形成固溶P的晶态Ni镀层,镀层硬度显著提高。机械研磨化学镀Ni-P镀层在400℃热处理1h,镀层中析出Ni3P相,镀层硬度进一步提高,而且镀层中没有传统化学镀Ni-P镀层热处理后产生的裂纹。镁合金机械研磨化学镀Ni-P镀层的耐磨和耐蚀性能获得显著提高。     

锌系磷化膜对钕铁硼/Ni-P镀层结合力的影响

针对工业化生产中烧结NdFeB磁体与Ni-P化学镀层结合力差的问题,尝试在磁体表面制备一层磷化膜,以提高Ni-P镀层与基体的结合力。通过正交实验确定了磷化液的组成及工艺,利用扫描电镜分析了磷化膜表面形貌的演变规律,并讨论了表面形貌对镀层结合力的影响机制。结果表明,磷化处理后的磁体表面与Ni-P镀层的结合力由2.33 MPa提升到10.07 MPa,其原因是磷化膜表面大量均匀的微裂纹对Ni-P镀层的机械钉扎作用。     

Ni-P镀层对海洋结构钢A_(537)CL_1腐蚀疲劳寿命的影响

本文研究了Ni-P化学镀A_(587)CL_1在人工海水溶液中的腐蚀疲劳寿命。结果表明,在不同疲劳载荷和不同频率下,镀层提高了试样的腐蚀疲劳寿命,在343MPa应力和0.3Hz频率时,提高到1.8倍左右,在147MPa应力时,提高到2.5倍(0.3Hz频率)和4.3倍(1.7Hz频率)。文章还根据疲劳试样及其断口形貌分析,讨论了镀层抑制疲劳过程的腐蚀行为和进一步提高腐蚀疲劳寿命的途径。     

La对Sn-Ag-Cu无铅钎料与铜钎焊接头金属间化合物的影响

研究微量稀土La在钎焊和时效过程中对Sn-3.0Ag-0.5Cu无铅钎料与铜基板的钎焊界面及钎料内部金属间化合物(IMC)的形成与生长行为的影响.结果表明:钎焊后钎焊界面形成连续的扇形Cu6Sn5化合物层,其厚度随La含量的增加而减小;在150℃时效100h后,连续的Cu3Sn化合物层在Cu6Sn5化合物层和铜基板之间析出,且Cu6Sn5层里嵌有Ag3Sn颗粒;界面金属间化合物总厚度随时效时间的延长而增厚,且在相同时效条件下随La含量的增加而减小;时效过程中金属间化合物生长动力学的时间系数(n)随着La含量的增加逐渐增大;钎焊后钎料内部Ag仍以共晶形式存在,时效后Ag3Sn颗粒沿钎料内部的共晶组织网络析出.     

连接温度、压力和保温时间对Ti3SiC2/Ni扩散连接接头性能的影响

利用Gleeble 3500热模拟实验机,在800～1100 ℃、10～90 min和6～20 MPa条件下对Ti3SiC2和Ni进行真空扩散连接.通过正交实验,研究了连接温度、连接压力和高温保温时间对试样连接强度的影响,优选出最佳工艺参数.结果表明,扩散连接工艺参数显著影响Ti3SiC2/Ni接头的剪切强度.在1000℃、10 min和20 MPa实验条件下,获得的Ti3SiC2/Ni接头的剪切强度达到(121±7)MPa,接近Ti3SiC2陶瓷的剪切强度.     

等温时效对SnAgCu焊点界面组织及剪切强度的影响

研究了Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu焊点分别在1、5、10min焊接时间后在373、403、438K时效温度下焊点界面IMC的生长和剪切强度随时效时间的变化,同时对焊点断口形貌及断裂模式进行了分析。结果表明,焊接时间越长,界面IMC层越厚。随着时效时间的延长,界面IMC不断增厚,其生长动力学符合抛物线生长规律,生长激活能为75.03kJ/mol;焊点剪切强度随时效时间增加不断下降,其断裂方式从开始的韧性断裂逐渐转变为局部脆性断裂。     

连接温度、压力和保温时间对Ti3SiC2／Ni扩散连接接头性能的影响

利用Gleeble 3500热模拟实验机，在800～1100℃、10～90min和6-20MPa条件下对Ti3SiC2和Ni进行真空扩散连接。通过正交实验，研究了连接温度、连接压力和高温保温时间对试样连接强度的影响，优选出最佳工艺参数。结果表明，扩散连接工艺参数显著影响Ti3SiC2／Ni接头的剪切强度。在1000℃、10min和20MPa实验条件下，获得的Ti3SiC2／Ni接头的剪切强度达到（121±7）MPa，接近Ti3SiC2陶瓷的剪切强度。     

Ni-P/Al2O3化学复合镀工艺研究

采用正交设计法对Ni-P/Al2O3化学复合镀工艺进行了优化。研究了镀液成分，工艺参数对复合镀层厚度，显微硬度，耐蚀性，耐磨性的影响，结果表明，Ni-P/Al2O3化学复合镀层的显微硬度，耐磨性优于Ni-P化学镀层的，弥散分布的Al2O3颗粒能显著减缓复合镀层在较高温度下的软化趋势。     

化学镀Ni-Fe-P和Ni-Fe-P-B合金的耐蚀性研究

利用失重法和电化学测试法,对比研究以铝合金为基体化学镀Ni-Fe-P和Ni-Fe-P-B合金的耐蚀性.结果表明:这两种镀层浸泡在3.5%NaCl和10%NaOH溶液中均比浸泡在0.1mol/L H2SO4和1mol/L HCl中有更好的耐蚀性.另外,在3.5%NaCl和10%NaOH溶液中,Ni-Fe-P-B镀层合金比Ni-Fe-P有更好的耐蚀性;但是在0.1mol/L H2SO4和1mol/L HCl溶液中,Ni-Fe-P镀层合金却比Ni-Fe-P-B有更好的耐蚀性;     

Ni/Au镀层与SnPb焊点界面电迁移的极性效应

采用Ni(P)/Au镀层-SnPb焊点-Ni(P)/Au镀层的互连结构,研究电迁移作用下焊点/镀层界面金属间化合物(IMC)的极性生长特性,从电位差和化学位梯度条件下原子定向扩散的角度分析互连结构的微结构变化的微观机制。在无外加应力条件下,由于液态反应速率远远快于固态反应速率,Ni(P)/Au镀层与焊点界面IMC经过120℃、100h的热处理后无明显变化。但是,在电迁移作用下,由于Sn沿电子流方向的定向扩散使阳极界面IMC异常生长,而阴极界面IMC厚度基本不变。由于电子由上层Cu布线进入焊点的电子注入口位于三相结合界面位置,在焦耳热的作用下会导致焊料的局部熔融,引起Cu布线与焊料的反应,使电子注入口的Cu布线合金化。     

多元非晶态Ni-Cu-P/Al_2O_3刷镀工艺的研究

论述了刷镀 Ni- Cu- P/ Al2 O3在金属零件表面形成非晶态刷镀层的工艺方法和刷镀液的配方 ;分析了镀层中 Al2 O3含量对形成非晶态刷镀层的影响 ;分析了热处理温度对刷镀层硬度的影响 ,当热处理温度在 36 0℃时 ,刷镀层硬度最高 ,耐磨性最好。非晶态刷镀具有工艺简单、刷镀层硬度高、耐磨性和耐蚀性好的特点     

Ni-P镀层研究现状及发展趋势

综述了近十几年来Ni-P镀层研究成果.文中从基材选择、镀液成分、镀层组织结构与性能、热处理对镀层的影响,耐蚀机理、反应机理等方面较全面地反映了 Ni-P镀层研究进展.并对最近几年来发展的三元复合镀作了介绍,指出了Ni-P镀层研究的发展方向.     

冷轧压下量及时效温度对内生 复合钢板弱界面结合强度的影响

通过力学性能测试、扫描电镜及透射电镜观察,研究了冷轧压下量及时效温度对内生复合钢板弱界面结合强度的影响。结果表明随着冷轧压下量的增加,弱界面的结合强度明显降低;而随着时效温度的上升,弱界面的结合强度呈现上升的趋势。     

SiC/Nb/SiC扩散连接接头的界面构造及接合强度

使用Ｎｂ箔作中间层对常压烧结ＳｉＣ陶瓷进行了真空扩散连接。在最初的反应阶段，六方晶的Ｎｂ２Ｃ和Ｎｂ６Ｓｉ３Ｃｘ反应物分别在Ｎｂ和Ｓｉ侧形成。随着连接时间的增加，立方晶的ＮｂＣ和六方晶的ＮｂＳｉ２相在界面出现。试验结果表明，在１７９０Ｋ，３６ｋｓ的连接条件下所获得的扫头，其室温剪切强度达到１８７ＭＰａ，高温剪切强度超过１５０ＭＰ。