SiC添加对W/AgCuTi/Cu钎焊接头组织与力学性能的影响

为研究碳化硅(SiC)添加对缓解钨-铜钎焊接头残余应力的作用效果及机理,采用真空钎焊技术获得不同碳化硅含量(质量分数为0～20%)的W/SiC-AgCuTi/Cu钎焊接头,分析焊接接头组织演变及剪切性能变化规律.结果表明,随着SiC含量的增加,钎焊接头剪切强度先提升后降低.当SiC的质量分数为10%时,钎焊接头的剪切强度达到峰值120 MPa,比未添加SiC的焊接接头强度提升45%左右.分析认为,少量(质量分数为0～10%)的SiC硅在W-Cu焊缝组织中较均匀分布,可有效缓解母材热失配带来的焊接残余应力,提升焊接接头强度.但过量(质量分数为20%)的SiC易在焊缝组织中聚集成大尺寸块体,剪切过程中形成应力集中,不利于焊接接头强度进一步提升.     

Cu基板退火处理的Cu/Sn58Bi/Cu钎焊接头界面微结构

研究了铜基板退火处理对Cu/Sn58Bi界面微结构的影响. 结果表明,在回流以及时效24 h后Cu/Sn58Bi/Cu界面只观察到Cu₆Sn₅. 随着时效时间的增加,在界面形成了Cu₆Sn₅和Cu₃Sn的双金属间化合物(IMC)层,并且IMC层厚度也随之增加. 长时间时效过程中,在未退火处理的铜基板界面产生了较多铋偏析,而在退火处理的铜基板界面较少产生铋偏析. 比较退火处理以及未退火处理的铜基板与钎料界面IMC层生长速率常数,发现铜基板退火处理能减缓IMC层生长,主要归因于对铜基板进行退火处理能够有效的消除铜基板的内应力与组织缺陷,从而减缓Cu原子的扩散,起到减缓IMC生长的作用.     

钎剂中Cu元素对铝/钛异种金属熔-钎焊接头影响

将Cu元素合金化Nocolok钎剂成功应用于铝/钛异种金属TIG熔-钎焊。与采用纯Nocolok钎剂相比,采用Cu元素合金化钎剂可显著提高钎料润湿性、有效控制界面化合物厚度并提高接头性能,断裂模式由钛侧钎焊界面的韧脆混合型改变为铝侧熔合区的韧性断裂。Cu元素对润湿性的改善与固、液相线的温度降低及钎剂中的金属氧化物有关。界面化合物厚度的减小及接头性能的提高可归因于钎剂中Cu元素的化学阻挡及界面合金化的共同作用。     

Cu基钎料MIG钎焊接头断裂行为分析

研究用Cu3SilMn钎料、Cu10Mn6Ni钎料分别MIG钎焊镀锌Q235钢板及1Cr18Ni9Ti不锈钢板。试验结果表明,在钎料／母材界面分别存在Si、Mn富集带,经XRD分析Si是以Fe2Si相形式存在,而Mn是以固溶体形式存在;用Cu3SilMn、Cu10Mn6Ni钎料钎焊镀锌Q235钢板接头抗拉强度试样均断在母材,抗拉强度为308．2－308．7MPa,钎焊1Cr18Ni9Ti不锈钢板,拉伸均断在钎缝,其抗拉强度分别是331．5MPa、423．6MPa;拉伸断口分析发现,断裂起裂点在搭接钎缝的根部,主要是母材成分与少量的钎料成分混合、溶解而成,是脆性断口;止裂点在钎缝金属中（Cu3SilMn钎料）或在近界面上（Cu10Mn6Ni钎料）,是塑性断口。     

真空电子器件常用金属焊接用钎焊料

真空电子器件是由多种材料(包括金属材料和非金属材料)通过焊接方法连接成为结构复杂的构件,尺寸精度要求高,所用钎焊料种类也较多,常用的钎焊料有银基、金基、铜基、钯基和一些活性钎料等。本文就其常用钎焊料进行了简要介绍。     

时效对SnCuSb/Cu钎焊接头抗剪强度与断口特征的影响

研究了150℃时效对Sn-0.7Cu-xSb/Cu(x=0,0.25,0.5,0.75,1.0)钎焊接头抗剪强度和断口特征的影响.结果表明,随着Sb元素含量的增加,钎焊接头的抗剪强度升高;接头抗剪强度随时效时间的增加而明显降低.接头剪切断裂的位置是在钎料上,也出现在钎料和金属间化合物Cu6Sn5之间.对于焊后态试样,其断裂位置在钎料上的情况占绝大部分,断口上分布有大量韧窝,断裂类型主要是韧性断裂.随时效时间的增加,接头的断裂位置向钎料与界面化合物各占一半过渡.时效500h,断口处已经可以看到Cu3Sn的存在,断口已经由韧性转变为脆性.     

热处理工艺截齿钎焊接头强度的影响

为获得采煤机用截齿钎焊接头的优良性能，作者研究了钎焊后热处理工艺参数对钎缝抗剪强度的影响。试验表明，高温区等停留时间在保证钎焊时钎料充分熔化的前提下越短越好；冷却速度对接头的强度有较大影响，一般情况下，钎焊后由８８０℃冷却到２００℃的时间应控制在５～２０ｍｉｎ之间；回火温度在３５０～４５０℃之间抗剪强度有低谷区。截齿钎焊采用ＨＬ１０５钎焊，配以合适的钎剂能获得较理想的接头性能。     

不同钎料对TiAl基合金与40Cr钎焊接头强度的影响

TiAl基合金是一种具有广泛发展前途的结构材料,采用钛基钎料和银基钎料对TiAl基合金与40Cr钢进行了真空钎焊试验。接头的剪切强度分别为110MPa和105MPa。显微组织分析表明,采用Ti基钎料时焊接区域存在脆性金属间化合物Ti-Cu相和Ti-Ni相以及采用Ag基钎料时产生的层状组织可能与接头的低强度有关。     

钎焊温度对镍基合金真空钎焊接头组织及硬度的影响

用镍基钎料真空钎焊镍基合金时钎焊温度对钎料中Si、B等元素的扩散有重要作用,因此采用3种钎焊温度对其进行真空钎焊,研究了1080、1110和1140℃钎焊温度下钎缝的微观组织、元素分布及显微硬度等.结果表明,随着钎焊温度的升高,钎料中元素向母材扩散越充分,钎焊温度为1140℃时,钎缝组织基本为固溶体.     

铝铜钎焊用Zn-Al钎料的研究

研究了Al含量对铝铜异种金属钎焊用Zn-Al钎料的铺展性能和铝铜焊接接头强度的影响。结果表明。Al含量在15wt％以上时,钎料在铜上铺展性较好,含Al10wt％左右的钎料所焊铝铜接头的强度最好。采用含Al10wt％的Zn-Al钎料。配合CsF-AlF3无腐蚀中温钎剂,采用高频感应加热钎焊连接铜铝管,能获得高压下不漏气的理想接头。     

剪切应力作用下的Cu/Sn-0.7Cu/Cu焊点蠕变性能研究

研究了Cu/Sn-0.7Cu/Cu焊点在蠕变温度为100℃,剪切应力分别为3.62、2.53和1.78 MPa时的蠕变行为。结果表明,3种应力状态下,焊点都呈现出初始蠕变、稳态蠕变和加速蠕变3个典型阶段,并且随着蠕变应力的降低,蠕变寿命延长、稳态阶段的应变速率降低;当蠕变应力较大时,蠕变断裂受位错的滑移、攀移机制控制,而当蠕变应力较小时,蠕变断裂受晶界滑移机制控制;断裂位置位于焊点内部中心。在试验条件下,界面IMC对焊点的蠕变性能没有显著的影响。     

蠕变对Cu/SnBi-xSm/Cu焊点界面形态及力学性能的影响

在Sn-58Bi复合焊料中添加不同含量的稀土钐,分别经过100、200和300 h蠕变处理后分析Sn-58Bi复合焊料焊后接头的润湿性、显微组织、拉伸强度以及断口形貌。结果表明,稀土钐的添加能有效地改善焊接接头的综合性能,钐含量为0.05%时,焊接接头的综合性能最佳。添加稀土钐能增大复合焊料的铺展面积,0.05%Sm时,复合焊料的铺展面积比未添加前增加了23.2%,复合焊料中断口孔洞数量最少,拉伸性能最佳,抗拉强度最高。蠕变处理后,焊接接头的晶粒变得粗大,抗拉强度变弱,综合性能下降。稀土钐的添加还有利于孔洞的减少。蠕变时间越长,对焊点界面组织和性能的破坏越大。     

真空钎焊纯铝用铝基钎料及其钎焊接头性能研究

采用铝基钎料对工业纯铝进行真空钎焊,分析研究了铝基钎料的Si含量、钎焊工艺参数对钎焊接头的强度、硬度和耐蚀性等性能的影响,探索其钎料的最佳硅含量及钎焊工艺参数组合.结果表明,钎料中的最佳Si含量为12wt％,最佳钎焊加热温度为620℃,保温时间为20min.     

SnAgCu/Cu焊点热循环失效行为研究

对热循环条件下SnAgCu/Cu焊点的热力疲劳行为进行了研究。基于热循环条件下实际倒装焊点的位移分析,设计了单焊点试样及其热力耦合加载装置。利用电阻应变测量法研究了–40~125℃热循环条件下焊点的变形行为。以电阻变化率为损伤参量,确定了焊点的损伤演变规律以及焊点热疲劳寿命。基于此,采用基于应变的Coffin-Manson模型确定了焊点寿命与非弹性应变之间的关系。结果表明焊点随加载应变范围的增大而出现加速破坏。最后,对热循环过程中SnAgCu/Cu焊点的微观组织演变进行了扫描电镜观察分析,旨在进一步揭示焊点失效的本质。     

Al/45钢高频感应钎焊焊料的研制

通过对Al/45钢焊料中钎料和钎剂理论要求的研究,选择出有利于钎焊的钎料合金体系、钎剂及粘结剂;然后通过润湿性和溶蚀性试验对不同配比焊料性能作出分析,研制出最有利于Al/45钢高频感应钎焊的一种焊料,试验结果表明:用此种焊料进行的Al/45钢高频感应钎焊,其钎焊结合面钎料润湿效果良好,界面没有发现裂纹等微观缺陷,显微组织大多为等轴晶,可形成牢固的Al/45钢焊接接头.     

Influence of Cu Nanoparticles on Microstructure and Mechanical Properties of Sn0.7Ag0.5Cu-BiNi/Cu Solder Joint

The influence of Cu nanoparticles addition on microstructure and mechanical properties of Sn0.7Ag0.5Cu-BiNi/Cu solder joint after reflow and isothermal aging has been investigated in this study. Experimental results indicate that the addition of Cu nanoparticles suppresses the growth of intermetallic compound (IMC) layer at the interface after reflow and aging. Moreover, the bulk solder appears with refined microstructure after adding Cu nanoparticles. In addition, solder joints containing Cu nanoparticles display higher microhardness due to the dispersive distribution of Cu nanoparticles as well as the refined IMC particles. The addition of 0.1% Cu nanoparticles can improve the microhardness by 16% compared with the noncomposite. However, the existing porosity in the solder exerts a negative effect on microhardness and shear strength. The mechanism of porosity formation has been discussed in detail. Porosity increases markedly with increasing Cu nanoparticles proportion.     

焊点形态对表面贴装元件无铅焊点可靠性的影响

表面组装焊点的几何形态是影响焊点可靠性的重要因素之一.本文采用有限元方法,重点讨论了润湿角对低银Sn2.5Ag0.7CuRE焊点的应力应变分布和热疲劳寿命的影响,并与Sn37Pb和Sn3.8Ag0.7Cu钎料焊点的热疲劳寿命进行了对比分析.研究表明,片式元件的理想接头形态为微凹形;在此形态下,与Sn37Pb和Sn3.8Ag0.7Cu钎料焊点相比,低银Sn-2.5Ag-0.7CuRE钎料的表面贴装元件焊点具有更高的热疲劳寿命.这一结果对于焊点的优化设计及新型无铅钎料的研制具有一定的指导意义.     

P对Au/Ni/Cu焊盘与SnAgCu焊点焊接界面可靠性的影响

采用回流焊工艺在ENIG镀层印制电路板上组装289I/Os无铅Sn-3.0Ag-0.5Cu球栅阵列封装器件,对封装后的电路板进行随机振动可靠性试验,采用X-Ray、SEM和EDX等测试确定焊点在随机振动试验过程中的失效机制,探讨焊点沿界面失效与镀层内P元素的分布和含量的关系.在振动试验中失效和未失效的BGA焊点与镀层界面表现出类似的微观形貌,Ni层因被氧化腐蚀而在焊点截面形貌上出现"缺齿"痕迹,而在表面形貌图上此呈现黑色的氧化腐蚀裂纹.P在镀层表面的聚集对Ni的氧化腐蚀有促进作用,同时P的聚集也明显降低焊点结合界面的机械强度.Ni层的氧化和Ni层表面P元素的聚集是引发焊点沿焊点,镀层结合界面开裂的主要原因.     

工艺参数对Sn-0.3Ag-0.7Cu/Cu焊点界面组织和力学性能的影响

互连焊点界面反应形成的金属间化合物(IMC)对焊点服役可靠性会产生显著影响。研究了不同工艺参数(回流温度、回流时间和回流次数)条件下,Sn-0.3Ag-0.7Cu/Cu焊点界面金属间化合物的演变及对焊点力学性能的影响,同时对焊点断裂机制进行了分析。结果表明,随着回流温度和回流时间的增加,金属间化合物η-Cu6Sn5相的形貌由贝状向板条状转变,并可观察到η相溶入焊点内部。在265℃回流时,随着回流时间增加,贝状η相不断长大,晶粒数不断减少;界面IMC的生长符合幂指数生长规律,其生长指数为0.339。回流次数对焊点剪切强度的影响为先增后减,断裂模式从纯剪切断裂到微孔聚集型断裂再到局部脆断转变。