Cr对Sn-3.0Ag-0.5Cu无铅焊料抗氧化性能的影响

研究了Cr元素对液态Sn-3.0Ag-0.5Cu(SAC305)焊料在280℃下表面抗氧化性能的影响,并通过扫描电镜(SEM)、俄歇电子能谱(AES)分析了焊料的表面氧化,探讨了Cr改善合金抗氧化性能的机制及其对SAC305无铅焊料显微组织和润湿性能的影响。结果表明,Cr元素的加入可有效提高焊料的抗氧化性,Cr元素在熔融的焊料表面易于生成Cr2O3,其先于Sn氧化形成一种保护性的致密氧化膜,阻碍了焊料的进一步氧化。当焊料中Cr的质量分数达到0.1%(质量分数)时,焊料表面的氧化膜光滑致密,SAC305-0.1Cr液态焊料具有很好的抗氧化性能。另一方面,Cr的加入降低了焊料的润湿性能,随着Cr含量的不断增加,焊料的铺展面积逐渐减少。微量P元素的添加可以改善SAC305-0.1Cr焊料的润湿性。     

SnBi36Ag0.5Sbx焊料合金组织与性能

向SnBi36Ag0.5合金中加入不同含量的Sb元素,按设计的质量比将Sn、Bi、Ag、Sb纯金属在450℃熔化,保温6 h、320℃浇铸,制备成SnBi36Ag0.5Sbx(x=0.3、0.7、1.0、1.5、2.0)焊料合金。并对合金的显微组织、相成分、熔点、润湿性、力学性能进行表征,研究Sb含量对合金性能的影响。结果表明该合金由网状Bi相、基体Sn相、颗粒状和短杆状的富Bi相、Ag3Sn构成。在一定范围内,Sb元素绝大部分固溶于Sn基体相中,难以析出SnSb化合物。Sb的添加使合金的液相线温度和熔程明显提高。随着Sb含量增高,润湿时间越长,润湿力越低,润湿性能下降。当Sb含量为2%时,抗拉强度最高值为97.09 MPa。添加少量的Sb对Sn-Bi系中Bi合金焊料性能产生明显影响。     

微量Ga元素对低银系无铅钎料抗氧化性能的影响

电子封装波峰焊从有铅到无铅的转换过程中,由于无铅钎料中锡含量比传统Sn37Pb钎料高,导致波峰焊过程中氧化渣的产生量很大。其不仅造成生产中的浪费,还会影响焊接质量。控制钎料氧化渣的产生量是当前无铅波峰焊技术必须要解决的一个重要问题。研究了目前常用的Sn-0.3Ag-0.7Cu无铅钎料在模拟波峰炉中的抗氧化情况。主要研究了微量Ga元素的加入对该钎料抗氧化性的影响。通过钎料的润湿实验和氧化锡渣的产出量的比较可以发现微量Ga元素的加入可以提高钎料的抗氧化性能,Ga元素的最佳含量是0.02%(质量分数),Sn-0.3Ag-0.7Cu-0.020Ga的抗氧化有效温度范围是320℃以下,有效时间控制在120 min以下。利用俄歇能谱AES分析表明,微量元素Ga在焊料表面富集,O原子浓度的降低。热力学分析表明:Ga元素会在合金中优先氧化,阻碍钎料的进一步氧化;动力学分析表明:在保护膜内高价Ga离子使表面层离子排列空位增加并使电导率降低,是产生抗氧化性的原因。     

新型无铅焊料Sn-Ag-Cu-Cr-X的性能研究

传统的SnPb钎料由于Pb的毒性即将被禁止在微电子连接上使用, 加上现在集成电路小型化、微型化以及高密度化的趋势;对所要开发的无铅钎料性能要求愈来愈高.以 Sn-3.0Ag-0.5Cu钎料为母合金, 添加了不同含量的合金元素Cr以及微量的合金元素Al或P, 得到了一种新的Sn-3.0Ag-0.5Cu-Cr-P, 测得熔点在217 ℃左右, 抗拉强度达46 Mpa, 电导率在8.2(106 S·m-1)以上, 并具有很好的抗氧化性能.     

微量元素对SnAgCu无铅焊料润湿性的影响

以Sn0.1Ag0.7Cu为基体合金,在此基础上分别添加微量元素Ni, Ge, Ce。采用焊料合金铺展性实验法和润湿平衡法测试焊料合金的铺展率、铺展面积、润湿角、最大润湿力、润湿时间以及表面张力。探讨添加不同含量的微量元素Ni, Ge, Ce对Sn0.1Ag0.7Cu焊料合金润湿性的影响。实验结果表明:添加Ni能较大提高Sn0.1Ag0.7Cu焊料合金的润湿性能, Ni含量为0.03%时焊料润湿性最佳,润湿时间为0.6488 s,最大润湿力为1.0129 mN,铺展率为76.2%;添加Ge对Sn0.1Ag0.7Cu润湿力影响最大,随着Ge含量的增加,润湿力呈持续下降趋势,但是适量的Ge对焊料的铺展性的改善也是很明显的,当Ge含量为0.03%时,铺展率最大,此时焊料合金的铺展率为75.9%,铺展面积为72.8 mm~2,润湿角为24.2°,表面张力为0.39 mN·mm~(-1);当Ce元素含量为0.05%时,焊料合金润湿性最好,此时铺展率为76.2%,铺展面积为73.2 mm~2,润湿角为23.8°。     

合金元素Cr,Al对Sn-Ag-Cu基无铅钎料高温抗氧化和润湿性的影响

研究了少量合金元素Cr，Al对Sn-3．0Ag-0．5Cu（305）无铅钎料高温抗氧化性的影响。钎料在液态下的表面颜色变化以及热重分析表明，Cr，Al能明显改善305合金钎料的抗氧化性能。通过合金元素Cr，AI的抗氧化机制和X射线衍射分析得出：Al和Cr在钎料表面形成致密氧化膜，形成“阻挡层”，抑制了钎料的氧化。同时也比较了合金元素Cr，Al对305钎料润湿性能的影响，结果表明：单独加Al不利于钎料的铺展，少量的Cr和Al同时加入对钎料的铺展没有太大的影响。实验证实：Cr和Al的共同作用明显提高了Sn-3．0Ag-0．5Cu钎料的高温抗氧化性，同时对钎料的润湿性也没有恶化作用。     

基于JMat Pro的Sn-In-Ag/Bi系低温无铅钎料成分性能设计

针对Sn-In系低温无铅钎料存在生产成本高、力学性能偏低的问题,基于Sn-In合金相图选择低熔点的Sn-In系钎料合金,进行组分优化来改善热物性能、力学性能、降低成本的研究。在保持Sn75不变的情况下,通过添加Ag和Bi元素,形成不同组分比例的Sn-In-Ag/Bi的低温无铅钎料。采用材料相图与热力学模拟软件JMatPro中的锡合金模块对低温钎料组分进行模拟计算,获得不同组分的无铅钎料的相组成、热物性能和力学性能。同时,研究温度和合金含量对熔点、熔化区间、热物性能和力学性能的影响规律。模拟结果表明,Sn-In-Ag和Sn-In-Ag-Bi系两类低温无铅钎料的优化组分分别为Sn75Ag3In22和Sn75In17Ag3Bi5。     

微量稀土元素对Sn57Bi1Ag焊料合金组织与性能的影响

研究微量稀土元素对Sn57Bi1Ag无铅焊料合金显微组织以及性能的影响。结果表明,当稀土含量为0.05%～0.5%(质量分数)时,对该无铅焊料合金的导电性和腐蚀性影响不大,但使熔化区间温度降低;可以提高焊料合金的力学性能,提高焊料的铺展面积,细化组织。比较Ce、Er、Y三种稀土元素对焊料合金的影响,发现Er元素可以更好地提高焊料合金的综合性能,Ce次之。     

添加微量稀土元素对Sn-Ag-Cu系无铅焊料性能的影响

以Sn-3．0Ag-0．5Cu（质量分数，％）焊料为母合金，探讨了微量稀土元素Ce、Er、Y和Sc对Sn—Ag—Cu合金物理性能、润湿性能以及力学性能的影响。试验结果表明：稀土元素对焊料的性能有不同的影响，添加微量Ce元素可以更好地改善焊料综合性能。     

微量稀土元素对Sn57BilAg焊料合金组织与性能的影响

研究微量稀土元素对Sn57Bil Ag无铅焊料合金显微组织以及性能的影响.结果表明,当稀土含量为0.05％ ～0.5％(质量分数)时,对该无铅焊料合金的导电性和腐蚀性影响不大,但使熔化区间温度降低;可以提高焊料合金的力学性能,提高焊料的铺展面积,细化组织.比较Ce、Er、Y三种稀土元素对焊料合金的影响,发现Er元素可以更好地提高焊料合金的综合性能,Ce次之.     

Sn-Bi-Ag-Sb-Ge焊料合金基本性能研究

以纯度为99.95%的锡、铋、银、锑、锗为原料,采用熔炼和浇铸法制备试样。利用XRD衍射仪、扫描电镜、金相显微镜、差热分析仪、可焊性测试仪,静态抗氧化法检测了Ge对Sn-38Bi-0.7Ag-1.5Sb物相、组织、熔点、可焊性、抗氧化性的影响。结果表明,Ge的加入能使Bi相分布更广,晶粒变细;随着Ge的加入,合金熔点不变,熔程升高,Ge质量分数为0.007%时,熔程变化最小,流动性最好;随着Ge的增大,润湿性先变差后变好,Ge的含量为0.007%时,润湿性最好。Ge的加入使合金抗氧化性先增大后减少,确定合金最佳配方质量比为:Sn-38Bi-0.7Ag-1.5Sb-0.007Ge。     

SnCu0.7无铅焊料抗氧化性能研究

无铅焊料抗氧化性能差已经成为钎焊行业的共性问题。以SnCu0.7无铅焊料为研究对象,向钎料中添加微量元素P和Ge改善其抗氧化性能,并采用模拟波峰焊进行动态氧化渣渣率测试。试验结果表明:当SnCu0.7无铅焊料中添加100 ug/g的P元素时,其动态氧化渣渣率为0.409%,连续波峰测试抗氧化失效时间为56～64 h。SnCu0.7无铅焊料中添加P与Ge相比较,前者的抗氧化性能更优,而且成本更低。     

典型添加元素对Sn-Zn系钎料性能的影响

Sn-Zn钎料被认为是传统Sn-Pb共晶钎料的最佳替代合金之一,它以低廉的成本、较好的力学性能以及其共晶成分与Sn-37Pb钎料熔点相近等优点引起了人们的广泛关注,但其润湿性、抗氧化性、抗腐蚀性不够理想.阐述了Bi、A1、In、Ag、Cu及稀土元素(RE)等典型添加元素对Sn-Zn钎料各种性能的影响,以期为Sn-Zn钎料的研究开发和应用提供参考.     

Bi对Sn-Zn无铅焊料的性能影响

Pb及其化合物具有毒性,长期使用或接触含Pb物质,将给人类健康带来极大的危害,无铅化势在必行。研究已表明,最有可能替代Sn-Pb焊料的无毒合金是以Sn为基的合金,目前国内外对Sn—Zn系无铅焊料的研究较多,因为Sn—Zn共晶合金的机械性能良好,与Sn—Pb焊料一样,具有较好的延展性,可以拉制成线材使用,且拉伸强度和蠕变性能都优于Sn—Pb合金,     

三元系Sn-Bi-Ag焊料合金相结构,组织与性能研究

在很多情况下,待焊接器件对温度敏感,需要低温焊接, Sn-Bi二元合金共晶温度为139℃,能够满足低温焊料的要求,但Bi的加入会使材料变脆,加入少量Ag形成金属间化合物Ag_3Sn可改善合金的脆性。以纯度为99.95%的锡、铋及银为原料按一定比例熔融,浇铸成一定形状的试样,利用X射线衍射仪(XRD),金相显微镜(OM),热分析仪,扫描电镜(SEM),万能材料试验机,可焊性测试仪检测样品的物相、组织、熔点、显微形貌、化学组成、抗拉强度和可焊性。研究Bi和Ag对相组成、组织、熔点和可焊性等的影响,分析了SnBiAg三元相图的冷却凝固过程。结果表明:经过XRD检测可知, SnBiAg合金的主晶相为体心立方结构的β-Sn相和菱形层状结构的Bi相。冷却凝固过程中,先析出β-Sn相,随后析出Ag_3Sn相和Bi相。随着Bi相增多, Sn相减少, Ag_3Sn相变化不明显,符合相平衡原理;随着Ag的增加, Sn相、 Bi相基本没有变化,而Ag_3Sn相随Ag含量的增加而增加。Bi含量增加,熔点略有降低, Bi相由条状变成块状,润湿性总体变差; Ag含量增加,可降低Bi的偏析,熔点不变,润湿性变好,最终确定了较佳的合金配方为Sn-38Bi-0.7Ag。     

微量元素Sb对BGA焊锡球内部组织及可焊性的影响

本文以Sn-3.0Ag-0.5Cu(wt.%)焊料为母合金,探讨了微量元素Sb对BGA焊锡球内部组织及熔点、润湿性的影响。实验研究表明,添加适量的微量元素Sb,可强化Ag在基体中的弥散强化效应,抑制焊接界面处Cu_6Sn_5的生长,提高焊点机械强度;同时可降低焊料合金的液相线温度,减小糊状区间,改善BGA焊锡球的润湿性。     

微量Si元素对Sn-0.7Cu钎料组织及钎焊性能的影响

研究了Si元素对Sn-0.7Cu钎料合金钎焊性能的影响。采用感应熔炼工艺制备出Sn-0.7Cu-x Si (x=0,0.1,0.3,0.5,0.75,1.0;%,质量分数)钎料合金,通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计及万能拉伸实验验机等分析测试方法研究了Sn-0.7Cu-x Si钎料微观组织、界面形貌、熔化特性及力学性能。研究结果表明：加入0.1%的Si元素后,晶粒明显细化,共晶相增多,界面层厚度降低,此时硬度及抗拉强度达到最大值(HV_0.025 11.38,37 MPa);随着Si含量的继续增加,Sn-0.7Cu-x Si钎料合金晶粒逐渐粗化,共晶组织减少,同时过量黑色的Si颗粒聚集,界面处化合物层厚度不断增加;钎料的熔点随着Si含量的增加无明显变化,过冷度逐渐降低,当Si元素添加量超过0.5%后趋于稳定,相比于Sn-0.7Cu钎料合金降低了46.5%;Sn-0.7Cu-x Si钎料合金的润湿性随着Si含量的增加先升高后降低,在Si元素含量为0.5%处润湿面积最大(93.71 mm²),显微硬度及剪切强度逐渐降低。     

Ce的添加对Sn-Ag-Cu合金电阻率和组织的影响

通过Ce的添加以及熔体结构转变两个方面探究其对Sn-3.8Ag-0.7Cu的影响。运用直流四电极法测量Sn-3.8Ag-0.7Cu-XCe(X=0%,0.2%,0.5%,1%)合金在液相线以上电阻率随温度的变化,得出无铅焊料Sn-3.8Ag-0.7CuXCe合金存在温度诱导的熔体结构转变,并且这种转变是可逆的。随着Ce添加量的增加,合金的熔点升高。凝固实验结果显示,熔体结构转变以及稀土元素Ce的添加均可以细化合金微观组织,且当Ce的添加量为0.2%时,微观结构最细小均匀。     

合金元素对Sn-9Zn基无铅钎料润湿性和组织的影响

研究了分别添加混合轻稀土、磷和铋对Sn-9Zn共晶合金在铜基上的润湿性能及对钎料内部显微结构和钎料/铜界面的影响。研究结果表明:Bi、RE和P都能有效地改善Sn-9Zn基合金钎料在铜基上的润湿性;且添加RE和P对钎料/铜界面无明显的影响,也不改变Sn-9Zn钎料内部的扫把状共晶结构;而添加Bi促进了Sn-9Zn合金中锌的富集析出。     

高性能Mg-6Sn-3Al-1Zn合金的制备工艺研究

通过改善铸态镁合金制备工艺,得到一种组织均匀、性能优异的Mg-6Sn-3Al-1Zn合金,合金抗拉强度、屈服强度、延伸率分别达到219MPa、82MPa、16%,晶粒尺寸为133.35μm。