低银系无铅焊料合金界面结构研究

电子锡焊料合金的焊接界面的金属间化合物具有硬而脆的特性,在应力影响下易产生裂纹,进而引发断裂失效.研究界面金属间化合物层的结构、形貌和服役条件下的变化,对提高焊料合金的可靠性具有重要意义.采用实验和数值计算的方法,研究Sn0.1 Ag0.7 Cu、Sn0.3 Ag0.7 Cu、Sn0.5 Ag0.7 Cu、Sn0.8 Ag0.7 Cu、Sn1.0 Ag0.7 Cu焊料合金的金属间化合物结构和形貌,并进行了室温和高温高湿条件下的老化试验,研究界面形貌,厚度变化.研究表明:焊接完成后的界面形貌不平滑,部分金属间化合物异常长大,经过高温高湿试验后,焊接界面变得比较均匀、平滑;随着Ag含量的升高,界面的生长活化能呈先升高后降低,当Ag含量为0.3％时,具有最大的活化能78.9 kJ/mol,界面金属间化合物较为稳定,服役可靠性较高.     

Sn-Ag共晶钎料与Cu基板界面反应的热力学计算

为探讨热力学计算在无铅焊料的设计与研究领域中的应用,依据局部平衡理论,通过热力学相图计算,采用商业计算软件Thermo—Calc进行了计算与模拟工作．预测出250℃焊接温度下Sn—Ag共晶焊料与Cu基板界面处金属间化合物的形成序列;根据Scheil-Gulliver模型模拟了剩余液态钎料非平衡凝固过程,对相演变信息进行了预测．综合计算模拟结果,确定焊接接头的组织是由Cu6Sn5、Cu3Sn、、Ag3Sn和富Sn相（BCT—Sn）组成,有效地预测了界面反应行为,与实验结果吻合较好．     

合金元素对Sn-Bi-Sb-Ag-Cu-Re系无铅钎料性能和组织的影响

研究了合金元素Bi、Sb、Ag、Cu、Re对锡基无铅多元钎料性能和组织的影响.研究结果表明，增加Bi、Ag、Cu含量可以降低液相线温度，Sb可以提高液相线温度；Bi、Cu有提高润湿性能的作用，Sb、Ag、Re在低含量范围内可提高润湿性能；Cu有提高剪切强度的作用，Bi明显使剪切强度降低.钎料的相组成是由在β Sn的基体上分布着金属间化合物Ag3Sn、SnBi和Cu6Sn5构成的，Sb和Re则基本上是固溶在基体中.     

无铅焊锡材料的动态力学性能

利用分离式霍普金森拉压杆技术分别对63Sn37Pb、96.5Sn3.5Ag以及96.5Sn3.0Ag0.5Cu在600、1200以及2200 s-1应变率下的拉伸和压缩动态力学性能进行了测量,得到了不同应变率下的应力应变曲线.结果表明:3种材料均具有明显的应变率效应,其中,96.5Sn3.5Ag对应变率较为敏感;在相同应变率下96.5Sn3.0Ag0.5Cu呈现出最大的屈服应力和抗拉强度.给出了2种无铅焊料抗拉强度、失效点应变与应变率之间的拟合关系.     

微量In对Sn-0.3Ag-0.7Cu无铅钎料抗氧化性能的影响

微量In的添加能够提高Sn-0.3Ag-0.7Cu焊料的抗氧化性能。研究发现,In元素的加入可有效提高钎料的抗氧化能力。当钎料中In的质量分数为0.025%时,钎料的抗氧化性能与润湿性能均达到最佳。加In钎料的抗氧化有效温度范围是300℃以下。In元素会在合金中优先氧化,阻碍钎料的进一步氧化。     

纳米锌锡氧化物的制备与表征

以四氯化锡和氯化锌(摩尔比4:1)为起始原料,在配制的一定浓度的水溶液体系中滴加氨水,于一定的焙烧温度下处理,获得了晶粒完整、粒度在20 nm左右的四方相锌锡氧化物晶体;借助热重差热分析(TG—DTA),X-射线衍射(XRD),对锌锡氧化物超细粉末的晶相组成、大小、烧结过程进行了分析.试验结果表明:pH值的调节、锌锡比是影响溶胶稳定的关键因素.XRD衍射表明,锌锡氧化物保持了SnO2原有的四方晶体结构.Zn2 的掺杂引起了晶格畸变.在400℃烧结时,Zn2 是进入O2-形成的间隙位置,形成间隙固溶体.在600℃烧结时,Zn2 进入Sn4 的晶格位子形成置换固溶体.     

碱土金属氧化物及氧化还原值对低铝玻璃表面渗锡的影响

由于浮法工艺过程中玻璃熔体与锡液接触会导致玻璃板下表面产生渗锡现象,进而影响玻璃产品性能和加工质量,因此以低铝玻璃化学组成为基础,使用电子探针分析仪(electro-probe microanalyzer,EPMA),对经过渗锡模拟实验的玻璃试样进行断面扫描,测量了锡离子渗透深度,并探究了碱土金属氧化物(CaO、MgO)及玻璃配合料氧化还原值(oxidation-reduction,REDOX)对锡离子渗入深度、渗锡峰值浓度的影响作用规律.研究结果表明:MgO比CaO具有更好的抑制渗锡深度的作用,主要在于Mg—O键强大,压制阻碍碱金属离子R+与Sn2+的离子交换速率;随着配合料氧化还原值增加,玻璃表面渗锡峰值浓度增加,当REDOX为正值时,有利于锡单质发生氧化反应,使其生成锡离子Sn2+/Sn4+,为其与玻璃熔体碱金属离子R+的离子交换创造条件.     

尺寸效应下的无铅微焊点研究进展

为了研究无铅微焊点在尺寸效应下的可靠性,综述了微焊点的界面反应机制,常用添加元素对微连接金属间化合物(IMC)的作用及微焊点在尺寸效应下的主要问题.分析表明,IMC层主要由两种铜锡化合物Cu6 Sn5和Cu3 Sn组成.微焊点的连接形式有焊盘小尺寸微焊点和微通孔焊盘无铅微焊点两种,柯肯达尔(Kirkendall)孔洞、电迁移及焊料尺寸都会对接头的力学性能、拉伸强度和剪切强度造成较大的影响.同时,压力钎焊等新工艺可以促进焊料中元素的扩散,从而对抑制接头组织中脆性相和提高钎焊接头强度有显著效果.     

Fe-Ni-Al合金在900℃时的氧化行为研究

为了提高Fe-Ni合金的抗氧化性能,采用熔铸法制备了50Fe-40Ni-10Al三元合金,采用增重法研究了其在900℃空气中的高温氧化行为.利用XRD、SEM和EDS对氧化膜进行了表征.结果表明:氧化过程满足抛物线规律;经过开始时的快速氧化后,在氧化膜底部生成了一层连续完整的Al2O3膜,阻止了Al的内氧化及其他金属的氧化,氧化速度显著降低;氧化产物以Fe2O3、Fe3O4为主,含有少量的Al2O3以及尖晶石型氧化物AlFe2O4;Fe2O3和Al2O3形成了固溶体;氧化进行过程中Al2O3的含量逐渐上升.所得合金具有良好的抗氧化性能,基本满足作为惰性阳极材料的要求.     

电弧离子镀(Ti,Al)N涂层高温氧化形貌分析

利用电弧离子镀在1Cr11Ni2W2MoV不锈钢表面上沉积了(Ti,Al)N梯度涂层,通过用扫描电镜对700℃空气条件下氧化500h试样表面形貌分析来测定其抗高温氧化性能.分析表明:700℃条件下(Ti,Al)N涂层试样表面形成致密完整的Al2O3氧化物层,在200h以后出现少数氧化物颗粒的长大现象.分析认为(Ti,Al)N涂层优良的抗高温氧化性能是由于其特有的成分与结构所致.(Ti,Al)N为陶瓷涂层,氧化时先要发生氮化物的分解,而生成的Al2O3氧化膜不仅可以抑制O、Al等元素的扩散,也会抑制N元素的扩散,使N2在氧化反应界面处富集而降低氧分压,从而会进一步降低氧化速度,少数大氧化物颗粒的出现对涂层的高温氧化性影响甚微.